La Prueba de Trabajo (PoW) es un mecanismo de consenso de blockchain que incentiva la validación de la red al recompensar a los mineros por agregar potencia computacional y dificultad a la red. Es un sistema de lotería donde los mineros aumentan su probabilidad de recibir la recompensa cuanto más poder agregan.
El mecanismo de consenso representa aproximadamente el 60% del total de la capitalización de mercado de las criptomonedas.
La historia de la Prueba de Trabajo
El origen de la Prueba de Trabajo se remonta a 1993, cuando Cynthia Dwork y Moni Naor buscaban una solución para disuadir el correo no deseado y los ataques de denegación de servicio (DoS). Su artículo sobre fijación de precios mediante el procesamiento delineó los conceptos básicos de la Prueba de Trabajo.
En 1997, Adam Black integró su idea en Hashcash. Su algoritmo dificultaba que los spammers enviaran grandes volúmenes de correos electrónicos al requerir que los remitentes incluyeran una cadena de caracteres computacionalmente costosa en el correo electrónico.
La solución para el correo no deseado consistía básicamente en aumentar el costo de enviar correos electrónicos individuales. Este experimento demostró que se podía utilizar la dificultad computacional para representar el valor de algo en línea. Esto inspiró a otros a ver si podían usar la misma idea para hacer una representación digital de dinero.
La idea volvió a aparecer en la llamada «Teoría de los Coleccionables» de Nick Szabo y en el artículo «Shelling Out: The Origins of Money». En 2004, estas ideas inspiraron a Hal Finney a crear una versión llamada Prueba de Trabajo reutilizable. Y en 2009, Satoshi Nakamoto creó famosamente el mecanismo de consenso de Prueba de Trabajo para Bitcoin. Fue la primera implementación descentralizada que resolvió el problema del doble gasto y convirtió a Bitcoin en la primera forma exitosa de dinero digital.
¿Qué hizo diferente a la Prueba de Trabajo?
Las iteraciones anteriores a Bitcoin fracasaron porque requerían entidades centralizadas para prevenir el doble gasto de tokens digitales.
Las mejoras de Satoshi a la Prueba de Trabajo utilizaron la teoría de juegos para resolver este problema. Creó una manera de incentivar a voluntarios anónimos llamados mineros para verificar la validez de todas las transacciones de Bitcoin, asegurando que nadie esté realizando un doble gasto. Esta invención fue la primera vez que una red descentralizada de participantes pudo asegurar confianza sin un intermediario centralizado.
Esta gamificación incentiva tan bien la participación en la red que países como El Salvador utilizan bitcoin como moneda de reserva. Pero, dado que la criptomoneda actualmente emplea aproximadamente 99 teravatios-hora de electricidad al año, muchos creen que este crecimiento es insostenible.
El «trabajo» en el mecanismo de consenso de Prueba de Trabajo es la fuente de estas preocupaciones de insostenibilidad. Para explicar, primero vamos a delinear los fundamentos.
Fundamentos de la Prueba de Trabajo (PoW)
Mantener la integridad y seguridad de todas las transacciones en la red es el objetivo final detrás del mecanismo de consenso de la Prueba de Trabajo. Aquí hay un desglose:
Los trabajadores
Las blockchains de Prueba de Trabajo son respaldadas por una red de computadoras descentralizadas llamadas nodos. Tienen dos tareas: aceptar lotes de transacciones de otros nodos y validar (o proponer) nuevos bloques de transacciones a la red.
Estos nodos también se llaman mineros porque gastan potencia computacional y recursos a cambio de la criptomoneda subyacente de la red.
El «trabajo» en la Prueba de Trabajo es la potencia computacional que los nodos deben contribuir para validar un nuevo bloque de transacciones. Esta potencia está representada por la función hash criptográfica SHA-256, lo que distingue a este mecanismo de consenso de sus contrapartes.
Un algoritmo llamado ajuste de dificultad asegura que a la red le llevará un conjunto fijo de tiempo validar nuevos bloques de transacciones. El ajuste de dificultad ocurre aproximadamente cada 2,016 bloques (aproximadamente una vez cada dos semanas) para mantener el tiempo de bloque objetivo de 10 minutos. Los mineros que entran y salen de la red de manera individual no afectan el nivel de dificultad minuto a minuto o día a día.
Los mineros ganan la recompensa cuando adivinan un hash que cae por debajo del umbral proporcionado por la red. Una vez que un minero encuentra el hash de bloque válido, difunde esta información a otros mineros que pueden validar rápidamente y agregar el nuevo bloque a sus copias de blockchain. Este proceso de validación elimina la posibilidad de que los mineros incluyan transacciones maliciosas, como un intento de un usuario de gastar dos veces las monedas.
La recompensa
Hay una regla codificada con respecto a la cantidad pagada al minero que completa la Prueba de Trabajo. En el momento de escribir esto, los mineros ganan fijamente 6.25 BTC por bloque, más las tarifas de transacción de usuario. Este potencial de recompensa incentiva a los mineros a competir en la Prueba de Trabajo y mantenerse honestos, ya que cualquier intento de hacer trampa en el sistema desperdiciaría recursos.
La cantidad de recompensa se reduce a la mitad cada 210,000 bloques (aproximadamente cada cuatro años). Esta tasa de deflación se denomina ciclo de reducción a la mitad. Muchos temen que, si el precio de bitcoin no sigue el ritmo, los mineros perderán el incentivo para participar. Pero a medida que los mineros se desconectan de la red, el nivel de dificultad disminuye en consecuencia. Este acto de equilibrio también hace que el costo de minar bitcoin disminuya.
Sin embargo, la economía de la minería de bitcoin no es sencilla. Hay muchos factores financieros que impulsan a los mineros a mantenerse en línea incluso cuando no son rentables.
Ejemplos de Criptomonedas de Prueba de Trabajo
Más del 60% de la capitalización de mercado de las criptomonedas utiliza algoritmos de Prueba de Trabajo. Sin embargo, las redes más valiosas que implementan este modelo de consenso son las siguientes:
- Bitcoin: La red es el sistema de Prueba de Trabajo más seguro y descentralizado del mundo. El éxito de Bitcoin se atribuye principalmente a la ingeniosa ingeniería de PoW de Satoshi, que más allá de la seguridad, proporciona economía sostenible para los participantes de la red.
- Litecoin: Litecoin se lanzó en 2011 como un fork de Bitcoin, copiando aspectos de la red original, como su modelo de consenso de PoW. A menudo se llama la plata del oro de Bitcoin y sigue siendo uno de los principales activos criptográficos por valor de mercado.
- Dogecoin: La criptomoneda inspirada en memes Dogecoin se lanzó en 2013, implementando una tecnología de Prueba de Trabajo con raíces rastreables hasta Litecoin. Dogecoin y Litecoin permiten transacciones más rápidas, pero generalmente son menos seguras que Bitcoin.
- Monero: Monero es una criptomoneda centrada en la privacidad que implementa un algoritmo de Prueba de Trabajo. Sus características únicas, incluidas las firmas de anillo y las direcciones stealth, hacen que sea difícil rastrear las transacciones en la cadena de bloques. El algoritmo de Prueba de Trabajo de Monero está diseñado para ser resistente a los ASIC, lo que significa que es más accesible para mineros individuales que para grandes operaciones mineras.
- Bitcoin Cash: Bitcoin Cash es una criptomoneda que se creó en 2017 como resultado de un hard fork de la cadena de bloques de Bitcoin. Utiliza un algoritmo de consenso de Prueba de Trabajo, similar a Bitcoin. Bitcoin Cash tiene como objetivo mejorar la escalabilidad y la velocidad de las transacciones de Bitcoin al aumentar el límite del tamaño del bloque a 32 MB. Sin embargo, ha enfrentado críticas por la centralización debido al dominio de unos pocos grupos mineros en su red.
¿Cómo funciona la Prueba de Trabajo?
La minería de Bitcoin a través de la Prueba de Trabajo funciona de manera similar a comprar boletos de lotería con un sorteo de premios cada 10 minutos. Cualquiera puede participar comprando una máquina de minería de Bitcoin y conectándola a la red. Aunque todos tienen las mismas probabilidades de ser elegidos, comprar más boletos aumenta la probabilidad estadística de ganar la lotería.
En el ejemplo anterior, los boletos de lotería representan la tasa de hash desplegada, mientras que el premio es la recompensa BTC pagada por crear con éxito un bloque de Bitcoin. La tasa de hash es el número de hashes por segundo que el equipo minero puede realizar para encontrar la función hash criptográfica mencionada anteriormente. Cuanto más eficiente sea un dispositivo minero, mayores serán las probabilidades de un minero de ganar las recompensas del bloque. Por ejemplo, una máquina S19j Pro puede realizar 104 terahashes por segundo (TH/s), equivalente a 104 billones de suposiciones o boletos por segundo.
Mientras tanto, los usuarios pueden unirse a piscinas mineras; comparables a las piscinas de oficina o sindicatos. Unirse voluntariamente a la piscina aumentaría sus posibilidades de ganar la lotería, a diferencia de la minería en solitario, donde las probabilidades de ganar un bloque de Bitcoin hoy son extremadamente raras.
Sin embargo, cada victoria en una piscina minera pública se divide entre los miembros en proporción a su tasa de hash. Los participantes de la piscina minera no están obligados a permanecer en la piscina. Muchos critican a las piscinas por ser una fuerza centralizadora en la red. Pero los participantes individuales proporcionan un contrapeso a esa centralización. Pueden abandonar la piscina o el sindicato y hacerlo muy fácilmente, una característica que resulta útil si la piscina intenta volverse deshonesta.
Al igual que en la lotería, las reglas de participación y las recompensas potenciales están codificadas en el software de Bitcoin. Cualquiera puede verificar estas reglas y aceptar jugar según ellas si decide configurar una operación minera de Bitcoin.
El futuro de la Prueba de Trabajo
La Prueba de Trabajo introdujo al mundo las blockchains. Los mineros compiten en una carrera interminable para producir nuevos bloques y recoger las recompensas asociadas, haciendo así cada vez más difícil que los actores malintencionados comprometan la red. Este novedoso mecanismo de consenso proporciona una seguridad sin igual al incentivar el uso de la potencia informática para proteger la integridad del libro mayor subyacente.
El algoritmo de consenso de PoW tiene como objetivo proporcionar una economía estable regulando la emisión de la moneda mediante la implementación del ajuste de dificultad. El suministro de la moneda se distribuye de manera más eficiente, ya que los mineros no pueden aumentar automáticamente sus tenencias ni participar en la red acumulando más tokens.
El modelo de consenso heredado sigue alimentando la mayor parte del mercado de las blockchains públicas y probablemente siempre seguirá siendo la opción más segura para establecer consenso entre las redes descentralizadas.
