Este artículo fue escrito por Richard Red, colaborador de Decred.
El mecanismo de consenso de una cadena de bloques garantiza que los participantes estén de acuerdo sobre el estado actual de la cadena de bloques. El mecanismo de consenso determina quién puede agregar nuevos bloques de transacciones y uno de sus principales propósitos es garantizar que la cadena no se reescriba.
El consenso de prueba de trabajo (PoW)
Las cadenas de bloques basadas en consenso puro de prueba de trabajo (como Bitcoin) solo pueden ser completadas por mineros, que utilizan hardware que adivina de manera eficiente la respuesta a un problema matemático. Cada vez que un minero hace una propuesta válida, puede agregar un bloque que será aceptado por la red. Aunque los mineros pueden optar por minar cualquier cadena, la red solo aceptará la cadena que haya acumulado la mayor cantidad de pruebas de trabajo (es decir, la mayor cantidad de hashes o conjeturas) como canal legítimo. Esto significa que los mineros están incentivados a minar la cadena más larga, y cuando vean aparecer un nuevo bloque válido, intentarán encontrar la solución que les permita construir la cadena a partir de este nuevo bloque.
La dificultad de reescribir la cadena de bloques es lo que le permite funcionar como un libro de contabilidad para transacciones financieras. Cuando una transacción aparece en un bloque y envía monedas a una billetera y se han extraído varios bloques encima de ese bloque (confirmaciones), resulta poco probable que el bloque (y por lo tanto la transacción) se reescriba.
Si una entidad controla suficiente poder de hash para exceder la "cadena honesta", puede reescribir (o reorganizar) la cadena de bloques extrayendo un bloque "antiguo" en lugar del último bloque. Aquí encontrarás un resumen simplificado de este tipo de ataque, también llamado ataque del 51%:
El atacante pasa por bloqueo. Una vez que se excede el número requerido de confirmaciones, el atacante cambia las monedas por otra cosa y las retira del intercambio. Cuando la eliminación es efectiva, liberan la cadena paralela y, si contiene más bloques (PoW) que la cadena original, la red la aceptará como una cadena legítima y la versión de la historia representada por la cadena original (incluido el repositorio del atacante). ) desaparecerá. El atacante podrá entonces volver a gastar estas monedas.
Como los mineros son las únicas entidades que pueden agregar bloques directamente a la cadena de criptomonedas tipo PoW, esto les otorga un papel importante en la gobernanza. Para que se adopte cualquier cambio en las reglas de consenso de la red, debe contar con el apoyo de una mayoría de poder de hash. Las bifurcaciones suaves requieren suficientes mineros que reconozcan un nuevo conjunto de reglas para que los usuarios puedan realizar transacciones y esperar que sus transacciones se procesen correctamente y se incluyan en bloques. Los “hard forks” dividirán la red en dos partes y, según la regla comúnmente aceptada, “la cadena con mayor Prueba de Trabajo (PoW) es la buena cadena a seguir”, serán entonces los mineros quienes decidirán cuál se acepta como legítimo.
Prueba de participación (PoS)
La prueba de consenso es un método alternativo para decidir quién puede agregar nuevos bloques y verificar el estado actual de la cadena de bloques. En lugar de que los mineros compitan para resolver un problema, con prueba de participación, el productor del siguiente bloque se determina mediante un proceso basado en la cantidad de monedas (o monedas) que se encuentran en las billeteras (o “apoyadas”). Este proceso supone que aquellos con mayor interés tomarán decisiones responsables para toda la red.
El consenso sobre la prueba de participación (o participación) elimina la necesidad de una minería con uso intensivo de energía, pero la falta de un gasto energético significativo crea otro problema, a veces denominado "sin participación". En el caso de una cadena que ha sido “bifurcada” (forked chain en inglés), los falsificadores de PoS (“forging” se usa generalmente en lugar del término “mining”) están incentivados a explotar ambas cadenas porque cuesta muy poco minar una cadena. cadena adicional y pueden obtener recompensas en ambas cadenas. Esto es un problema para la red porque se supone que solo hay una cadena, y acordar el estado de esa única cadena es el objetivo del mecanismo de consenso.
La prueba de participación plantea un problema adicional cuando se trata de la distribución de tokens. Los mineros PoW tienen costos significativos (hardware, electricidad) y generalmente tienen que vender una parte importante de las monedas extraídas para cubrir estos costos. Como resultado, muchas monedas extraídas están disponibles para su compra en el mercado, en lugar de ser almacenadas por los mineros. Los falsificadores de prueba de participación tienen costos operativos muy bajos y, por lo tanto, no tienen la misma presión para vender las monedas que reciben para mantener la red. Por lo tanto, los grandes poseedores que participan en la prueba de participación tienden a aumentar su participación en la cantidad total de monedas en circulación a medida que reciben recompensas en bloque y tarifas de transacción de los usuarios de la red. Esto incluso se ha comparado con el feudalismo, ya que la red es propiedad y está operada efectivamente por poseedores de monedas, y los usuarios les pagan alquileres para usarla. Generalmente existe un límite por debajo del cual no es posible participar directamente en la Prueba de participación.
Híbrido PoW/PoS
Por lo tanto, el objetivo de los sistemas híbridos de Prueba de trabajo (PoW) y Prueba de participación (PoS) es combinar las ventajas de cada enfoque respectivo y utilizarlas para contrarrestar las debilidades de cada uno. Decred es una de las pocas criptomonedas que utiliza PoW y PoS en formas reconocibles y las fusiona para producir un mecanismo de consenso híbrido o multifactor.
Las monedas Masternode también son, en cierto modo, híbridas, ya que tienen un componente de prueba de trabajo reconocible que cumple una función similar en el caso de Bitcoin y una función adicional para nodos especiales. Generalmente es necesario que estos nodos especiales mantengan una cierta cantidad de la moneda en cuestión como garantía, para demostrar que se puede confiar en que actuarán en el mejor interés de la red, lo cual es similar a la lógica de la prueba de participación. Dash es la moneda detrás del concepto de masternode y califica este modelo como Prueba de Servicio. Este artículo se centra en híbridos con un componente de Prueba de participación y no considera la multitud de monedas que imitan masternodes o Prueba de servicio.
El componente PoW de Decred funciona de manera similar a otros proyectos basados en Prueba de trabajo y utiliza la función hash Blake-256. El componente PoS de Decred y cómo se implementa en la cadena es bastante único y vale la pena explicarlo.
Para participar en la Prueba de participación de Decred, los titulares deben bloquear su DCR durante un cierto período de tiempo para comprar "boletos". El precio de un boleto individual se fija mediante un mecanismo similar al de mercado, con el sistema apuntando a un número determinado de boletos en vivo (40,960); si hay más que el número objetivo, el precio aumenta; si es menor, baja. Cuando una persona compra un boleto, el DCR utilizado se bloquea (es decir, no puede gastarlo) hasta que su boleto se sortea pseudoaleatoriamente para votar o hasta que caduque después de aproximadamente 142 días. Esto introduce un costo de oportunidad para PoS, destinado a garantizar que quienes votan por PoS estén realmente comprometidos y actúen en el mejor interés de la red.
Los participantes de PoS (también llamados votantes, electores o accionistas) tienen tres roles distintos que desempeñar: votar en bloque, votar sobre cambios en las reglas de consenso y votar sobre la gestión a nivel general del proyecto del Sistema de Propuestas Politeia. El primer tipo de votación, la “votación en bloque”, es la forma en que los votantes de Prueba de Participación (PoS) se involucran más concretamente en mantener el consenso.
El voto en bloque
Cuando un minero PoW (basado en prueba de trabajo) encuentra un bloque válido, lo transmite a la red. Sin embargo, para que este bloque se considere válido deberá incluir los votos de al menos 3 de los 5 boletos seleccionados aleatoriamente. Los votantes de Prueba de participación (PoS) mantienen sus billeteras abiertas durante este tiempo y están listos para responder con votos cuando se solicitan sus boletos (o contratan proveedores de servicios de votación para que lo hagan en su nombre). Cuando un ticket PoS es llamado a votar y responde, su propietario recibe una recompensa.
Cuando se solicitan tickets, votan para aceptar o rechazar transacciones regulares del bloque anterior. Los nodos de la red no reconocerán un nuevo bloque como válido hasta que incluya al menos 3 votos. Si la mayoría de los tickets llamados a votar rechazan las transacciones del bloque anterior, se devuelven al mempool. Estas transacciones regulares incluyen la recompensa del minero PoW, pero no la recompensa del votante PoS.
Por lo tanto, los votantes de PoS tienen el poder de retirar las recompensas de los mineros sin afectar sus propias recompensas. Esto limita el poder de los mineros de PoW para vetar cambios en las reglas de consenso de la red, que son votadas por todas las partes interesadas. En realidad, los votantes de PoS pueden rechazar cualquier tipo de comportamiento de los mineros que no les guste adoptando una política de votar "no" cuando se detecta un comportamiento malicioso o ineficaz, lo que impide que los malos mineros de PoW escriban transacciones y reciban recompensas.
Esta capa de verificación PoS fortalece significativamente la seguridad y resistencia de la red ante ataques mayoritarios. El método habitual para llevar a cabo un ataque mayoritario de doble gasto es reescribir la cadena de bloques extrayendo una cadena alternativa en secreto, luego transmitirla después de un cierto período de tiempo y aprovechar la reversión de las transacciones de la cadena "antigua" (es decir, gastar su entradas). Como los bloques Decred requieren entradas de tickets elegidos al azar para ser considerados válidos y los mineros PoW no pueden aprovecharlos hasta que reciban esa entrada, no es posible que los mineros PoW extraigan en secreto, a menos que usted también controle una proporción significativa de los tickets directamente. . (ver estos artículos).
El diseño híbrido PoW/PoS aumenta significativamente los costos de ataque a la red porque hay dos sistemas separados que el atacante debe evitar. En particular, el componente PoS está configurado de tal manera que los billetes sólo se pueden adquirir muy lentamente. Por lo tanto, se puede comprar un número limitado de entradas en cada bloque/intervalo, y comprar el número máximo da como resultado un gran aumento en el precio. Además, una vez que se hayan comprado estos boletos, los fondos utilizados para comprarlos quedarán bloqueados en el tiempo, dejando al atacante expuesto a cualquier devaluación de sus monedas bloqueadas como resultado del ataque.
El requisito de que cada bloque sea votado por partes interesadas elegidas al azar significa que la cadena de bloques debe compartirse entre todos los participantes a medida que se extrae, lo que aumenta la seguridad de la red. El sistema híbrido de Decred fue diseñado para otorgar también a las partes involucradas poder sobre los mineros PoW.
El voto de cambio por consenso
Decred decidió desde el principio convertir a las partes interesadas en PoS en la fuerza de toma de decisiones dominante en la gobernanza de blockchain. En las reglas de consenso se incluye un procedimiento de ratificación de actualizaciones. Cualquier cambio en las reglas de consenso de la red solo se podrá implementar una vez que se complete el proceso de votación. Sólo se podrán realizar cambios si son aprobados por al menos el 75% de los votos. Este proceso comienza tan pronto como una cierta proporción de mineros (95%) y votantes (75%) utilizan software que ha sido actualizado con cambios latentes en las reglas. Si la propuesta es aprobada por un 75%, se acepta después de un período de votación de 4 semanas, en caso contrario, se rechaza y si no tiene mayoría calificada se inicia una nueva votación. Si se acepta una propuesta, el cambio de reglas se activa un mes después.
Gestión de proyectos: Politeia
Las recompensas en bloque decretadas se distribuyen entre los mineros PoW (60%), los votantes del PDS (30%) y el Tesoro (10%) para financiar el desarrollo de software de código abierto que contribuya al logro de los objetivos del proyecto. Los poseedores de boletos tienen la soberanía para votar sobre cómo se debe utilizar este fondo, qué características agregar y qué política seguir a través de la plataforma Politeia.
Para concluir
Dado que los votantes de Prueba de participación (PoS) reciben el 30% de la recompensa del bloque, no pueden mantener su proporción relativa de DCR en circulación simplemente apostando. La mayoría de los DCR recién creados van a los mineros de PoW a cambio del papel que desempeñan en la seguridad. la red y mitigar el problema de "no participación" de los sistemas PoS puros. Por lo general, los mineros tendrán que vender una parte considerable de las recompensas obtenidas para cubrir sus costos operativos, asegurando así un suministro adecuado de DCR en el mercado.
Por lo tanto, la cadena de bloques Decred presenta una arquitectura única y constituye uno de los ejemplos más notables de un sistema híbrido PoW / PoS (Proof of Work / Proof of Stake). Así como los proyectos con consenso PoS son una categoría con variaciones significativas, los proyectos futuros que implementen enfoques híbridos PoW/PoS también serán únicos y no necesariamente seguirán la estructura con la que Decred está experimentando.
