ideas principales
Prueba de trabajo (PoW) es un mecanismo de consenso diseñado para evitar el doble gasto en los sistemas de pago digitales.
La prueba de trabajo (PoW) es una parte clave del proceso de minería, que implica agregar nuevos bloques de transacciones a la cadena de bloques y crear nuevas unidades de criptomonedas.
Bitcoin y muchas otras criptomonedas utilizan Prueba de trabajo (PoW) como una forma de proteger su red y sus datos blockchain.
la introducción
En resumen, la Prueba de trabajo (PoW) es un mecanismo diseñado para evitar el doble gasto en los sistemas de pago digitales. Bitcoin y muchas otras criptomonedas utilizan la Prueba de trabajo (PoW) como una forma de proteger su red blockchain y sus datos. Estos mecanismos a menudo se denominan algoritmos de consenso o mecanismos de consenso, porque involucran a múltiples partes que logran un consenso sin tener que confiar entre sí.
La prueba de trabajo fue el primer algoritmo de consenso que apareció y sigue siendo uno de los más importantes junto con la prueba de participación (PoS), tal como lo introdujo Satoshi Nakamoto en su Manual técnico de Bitcoin en 2008, pero la tecnología en sí se inventó mucho antes. esa fecha.
El algoritmo HashCash de Adam Back es un ejemplo temprano de un algoritmo de prueba de trabajo (PoW) anterior a la criptomoneda, donde el destinatario podía limitar el spam al requerir una pequeña cantidad de computación por parte del remitente antes de enviar un correo electrónico. La computación no le cuesta nada al remitente promedio. pero el coste es mayor para quienes envían correos electrónicos masivos.
¿Qué es el doble gasto?
El doble gasto ocurre cuando se gasta el mismo dinero más de una vez. Este término se utiliza a menudo exclusivamente en el contexto del dinero digital; después de todo, sería difícil gastar el mismo dinero físico dos veces.
Cuando pagas una taza de café, le das el dinero al cajero, quien lo guarda en el cajón del efectivo, para que no puedas ir a otra cafetería al costado de la carretera y pagar el mismo billete para conseguir una taza de café. café. Pero en los sistemas de dinero digital existe la posibilidad de hacerlo.
Probablemente haya copiado un archivo a su computadora antes de usar los comandos de copiar y pegar, y es fácil enviar el mismo archivo por correo electrónico a docenas de personas. Dado que el dinero digital es solo datos, será necesario evitar que las personas gasten dos veces, es decir, copien y gasten las mismas unidades en lugares diferentes, y un sistema de pago digital que no evite el gasto doble colapsará en poco tiempo.
Para obtener información más detallada sobre el doble gasto, puede leer la explicación del doble gasto.
¿Por qué es importante la Prueba de trabajo (PoW)?
Si ha leído nuestro artículo sobre la tecnología blockchain, sabrá que los usuarios de monedas digitales transmiten constantemente transacciones en la red; sin embargo, estas transacciones no se consideran válidas inmediatamente, solo después de que se confirman y agregan a la cadena de bloques.
La cadena de bloques de Bitcoin, por ejemplo, actúa como una base de datos pública (registro público) de transacciones que todos los usuarios pueden ver. Imagínelo así: usted y tres de sus amigos tienen un cuaderno para realizar un seguimiento de sus transacciones de Bitcoin, y cada vez que uno de ustedes quiere transferir valor, lo escribe así:
Alice le paga a Bob 5 BTC, Bob le paga a Carol 2 BTC, etc.
Sin embargo, cada vez que realiza una transacción, debe hacer referencia a la transacción que muestra de dónde provienen los fondos, por lo que, si Bob le pagó a Carol 2 BTC, la entrada en realidad sería:
Bob le paga a Carol 2 BTC de la transacción realizada previamente con Alice.
Entonces tenemos una manera de rastrear el origen de las unidades BTC, de modo que si Bob intenta realizar otra transacción usando los mismos 2 BTC que le envió a Carol, todos lo sabrán de inmediato y el grupo no permitirá que esta transacción se agregue a el cuaderno porque esa cantidad ya se ha gastado.
Esto puede funcionar bien en grupos pequeños donde todos se conocen, ya que se ponen de acuerdo sobre qué amigos deben agregar transacciones al cuaderno. Pero, ¿cómo sería con un grupo de 10.000 suscriptores? Lo del diario no funcionará, ya que nadie confía en que extraños hagan eso.
Aquí es donde entra en juego el mecanismo de Prueba de Trabajo (PoW). Garantiza que los usuarios no gasten dinero que no tienen derecho a gastar. Al utilizar la teoría de juegos con criptografía, el algoritmo de Prueba de Trabajo (PoW) permite a cualquiera. actualizar la cadena de bloques de acuerdo con las reglas del sistema.
¿Cómo funciona la Prueba de trabajo (PoW)?
Imagine que nuestro cuaderno del ejemplo anterior es una cadena de bloques, pero no agregamos transacciones una por una: las recopilamos todas a la vez en bloques, anunciamos las transacciones a la red y luego los usuarios que crean los bloques las fusionan en un candidato. bloque, y las transacciones solo serán válidas una vez que se conviertan. El bloque nominado se convierte en un bloque confirmado, lo que significa que se ha agregado a la cadena de bloques.
El proceso de auditar transacciones y agregar nuevos bloques se llama minería y es un proceso costoso y difícil, pero también gratificante. Las recompensas en bloque se otorgan a partir de las tarifas de transacción pagadas por los usuarios y los nuevos bitcoins generados por el protocolo.
El mecanismo de prueba de trabajo (PoW) requiere que el minero (el usuario que crea el bloque) utilice algunos de sus propios recursos, como electricidad y potencia informática, para analizar los datos del bloque candidato hasta que se encuentre una solución al rompecabezas.
El hash de datos de bloque se refiere a pasarlos a través de una función hash para generar el valor hash del bloque. El hash del bloque actúa como una "huella digital": representa la identidad de sus datos de entrada y cada bloque tiene un valor hash único.
En otras palabras, el minero tiene que verificar y recopilar las transacciones pendientes, organizarlas en un bloque candidato y pasar los datos del bloque a través de la función hash para generar un valor hash correcto. Si puede encontrar un valor hash correcto para el bloque candidato, lo transmite a la red, agrega el bloque a la cadena de bloques y recolecta recompensas mineras.
Cuando el minero transmite el bloque nominado y el hash a la red, otros participantes de la red repetirán el hash para verificar que la salida sea realmente válida.
Aunque se necesitan innumerables intentos de hash para encontrar un valor hash correcto, es fácil para cualquiera verificar que el valor hash generado es correcto, solo tienen que proporcionar la misma entrada (datos de bloque) a través de la función hash y verificar si hay una coincidencia. .
Para un directorio de trabajo, debe proporcionar datos cuyos hashes cumplan condiciones específicas. Pero no sabes cómo hacerlo. La única opción que te queda es pasar tus datos a través de una función hash y comprobar que coincide con las condiciones. Si no coinciden, tendrás que cambiar tus datos proporcionalmente para obtener un valor hash diferente. Cambiar una letra en sus datos obtendrá un resultado diferente, por lo que no hay forma de predecir el resultado.
Como resultado, si quieres crear un bloque, estás jugando a un juego de adivinanzas. Por lo general, tomarás toda la información sobre las transacciones que deseas agregar y algunos otros datos importantes, y luego los combinarás, pero desde entonces. el conjunto de datos no cambiará, deberá agregar una variable; de lo contrario, obtendrá el mismo valor hash que la salida. A esta información variable la llamamos código privado, que es un número que cambiará en cada intento, para obtener un valor hash diferente cada vez.
En resumen, la minería es el proceso de recopilar datos de blockchain y combinarlos con el código privado hasta encontrar un valor hash específico. Si encuentra un valor hash que cumple con las condiciones especificadas en el protocolo, obtendrá el derecho de transmitir el nuevo bloque en la red. En este punto, otros participantes de la red actualizan sus blockchains para agregar el nuevo bloque.
Para las principales criptomonedas en este momento, las condiciones son increíblemente difíciles de cumplir. Cuanto mayor sea la tasa de hash en la red, más difícil será encontrar un valor de hash correcto. Esto se hace para garantizar que los bloques no se encuentren rápidamente.
Como puedes imaginar, adivinar una gran cantidad de valores hash puede resultar muy costoso para tu computadora. Ya que desperdiciarás ciclos informáticos y electricidad. Pero el protocolo te recompensará con una moneda digital si encuentras un valor hash correcto.
Resumiremos lo que sabemos hasta ahora:
La minería es difícil y costosa, pero brinda seguridad a la red.
Los mineros que logran producir un bloque saludable reciben recompensas en criptomonedas recién emitidas y tarifas de transacción.
Generar un valor hash correcto lleva tiempo, pero otros usuarios pueden verificar fácilmente su validez repitiendo el proceso hash.
Se ve bien hasta ahora. ¿Pero qué pasa si quieres hacer trampa? ¿Qué le impedirá poner un montón de transacciones fraudulentas en un bloque y producir un valor hash válido?
Aquí viene el papel del cifrado de clave pública. No discutiremos este tema en detalle en este artículo, pero puede consultar ¿Qué es el cifrado de clave pública? Para una mirada integral. En resumen, existen algunos trucos criptográficos geniales que permiten a cualquier usuario comprobar si una persona tiene derecho o no a transferir el dinero que está intentando gastar.
Cuando crea una transacción, la firma y cualquier persona en la red puede comparar su firma con su clave pública, verificar que coincidan y también verificará su capacidad para gastar su dinero y asegurarse de que su entrada total sea mayor que su producción total (es decir, que no estás gastando más de lo que tienes).
La red rechazará automáticamente cualquier bloque que contenga una transacción no válida. Intentar hacer trampa le resultará costoso. Desperdiciarás tus recursos sin obtener ninguna recompensa.
Este es el atractivo de la Prueba de Trabajo (PoW): hace que el fraude sea costoso y que actuar con integridad sea rentable. Cualquier minero concienzudo busca un retorno de su inversión, por lo que se espera que actúe de una manera que probablemente garantice ingresos.
Prueba de trabajo (PoW) frente a prueba de participación (PoS)
Existen muchos algoritmos de consenso además de la Prueba de trabajo (PoW), el más famoso de los cuales es la Prueba de participación (PoS). El concepto se remonta a 2011 y se ha implementado en Ethereum y muchos otros protocolos.
En los sistemas de prueba de participación, los mineros son reemplazados por validadores. No hay minería involucrada ni competencia para adivinar los valores hash. En cambio, los usuarios son seleccionados al azar; si son seleccionados, deben proponer (o “formar”) un bloque. Si el bloque es correcto, reciben una recompensa que consiste en tarifas por las transacciones del bloque.
Sin embargo, no se puede elegir ningún usuario; más bien, el protocolo selecciona a los usuarios en función de varios factores. Para calificar, los participantes deben reservar una participación, que es una cantidad predeterminada de la moneda nativa de blockchain. Una cuota actúa como garantía: así como los acusados pagan una gran suma de dinero para evitar que se salten un juicio, los auditores reservan una cuota para evitar el fraude. Si intentan hacer trampa, perderán su apuesta (o se deducirá parte de ella).
Un directorio de enlaces de estaca ofrece más ventajas que un directorio de trabajo. La más notable de estas ventajas es la pequeña huella de carbono, ya que no hay necesidad de granjas mineras de alta energía en el PSI, ya que la electricidad consumida representa solo una pequeña fracción de la consumida por el mecanismo PSI.
Sin embargo, la Prueba de participación (PoS) no tiene la misma reputación y prestigio que la Prueba de trabajo (PoW), y aunque puede considerarse un desperdicio, la minería es el único algoritmo de consenso que se ha probado en la práctica durante más de una década, con El mecanismo de prueba de participación que contribuye al PoW de Bitcoin ha asegurado transacciones por valor de billones de dólares desde su lanzamiento, y el almacenamiento debe someterse a pruebas adecuadas a largo plazo para garantizar que PoS pueda competir con PoS en términos de características de seguridad.
Pensamientos finales
La Prueba de Acción fue la solución original al problema del doble gasto y ha demostrado ser confiable y segura. Bitcoin ha demostrado que no necesitamos autoridades centrales para evitar que el dinero se gaste dos veces. Con un uso inteligente de la criptografía, las funciones hash y la teoría de juegos, los usuarios pueden ponerse de acuerdo sobre el estado de una base de datos financiera en un entorno descentralizado.
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