¿Qué son los algoritmos de consenso?

Las redes blockchain dependen de varios procesos para funcionar de manera segura y efectiva, uno de los cuales es un algoritmo de consenso. Aunque existen diferentes métodos de consenso, cada uno de ellos funciona de manera un poco diferente, casi todos están diseñados para lograr el mismo objetivo final, que es asegurar que todos los datos de la blockchain sean validados y precisos.

En esta guía de AAG Academy, explicaremos los algoritmos de consenso y sus objetivos con más detalle, cubriremos cómo funcionan y analizaremos los diferentes tipos de algoritmos de consenso utilizados en la actualidad.

¿Qué es un algoritmo de consenso?

Un algoritmo de consenso permite a los usuarios o máquinas llegar a un acuerdo sobre las transacciones de una blockchain y el registro distribuido en su conjunto. Existen varios métodos de consenso que existen en la industria de las criptomonedas hoy en día, que veremos más adelante, pero casi todos están diseñados en torno al mismo objetivo, que es garantizar la validez de los datos.

Para explicar la importancia de los algoritmos de consenso y cómo funcionan, usemos una simple analogía. Imagina un equipo grande de personas trabajando juntas en la misma base de datos. Si cada una de esas personas puede agregar o modificar datos a su antojo, no hay forma de garantizar que sean precisos. Sería fácil para una sola persona ingresar datos falsos que corrompan el sistema.

Una base de datos inexacta no sirve de nada, y eso es especialmente cierto cuando se trata de transacciones de criptomonedas. Por lo tanto, se utiliza un algoritmo de consenso para evitar que una persona, o incluso un grupo de personas, agregue datos antes de que sean verificados por todos los demás en la red. Nada puede ser bloqueado en una base de datos de blockchain a menos que al menos el 51% de todos los participantes estén de acuerdo en que es válido.

¿Cuáles son los objetivos de los mecanismos de consenso blockchain?

En los sistemas financieros tradicionales, tu banco o compañía de tarjetas de crédito se asegura de que tengas los fondos necesarios disponibles cuando intentas realizar una transacción. También mantienen actualizado el saldo de tu cuenta. Cuando gastas dinero, la transacción se registra y los fondos se debitan. No puedes gastar ese dinero dos veces.

El problema con este sistema es que es centralizado, y la mayoría de las criptomonedas fueron diseñadas para evitar cualquier tipo de centralización. En su lugar, se basan en sistemas descentralizados, como las redes blockchain que tienen un gran número de participantes. Como resultado, se requiere un método descentralizado para verificar y registrar transacciones.

Los algoritmos de consenso son la solución. Fueron diseñados para garantizar que los datos no se puedan agregar a una blockchain a menos que sean válidos y verificados. Esto evita el doble gasto, es decir, la capacidad de que una persona gaste las mismas monedas o tokens de criptomoneda dos veces, y ayuda a bloquear a actores maliciosos y atacantes que intentan agregar datos falsos para su propio beneficio.

Los mecanismos de consenso también garantizan la equidad y confiabilidad. Como son algoritmos escritos en la blockchain, no puede haber discriminación de ningún tipo. Todos tienen el mismo nivel de acceso. Además, dado que no hay una entidad única o un pequeño equipo en control, no hay que preocuparse por interrupciones o inestabilidades cuando esa persona o equipo no está disponible.

¿Cómo funcionan los algoritmos de consenso?

Existen muchos tipos diferentes de algoritmos de consenso, cada uno de los cuales opera de manera diferente. Sin embargo, todos están diseñados para lograr el mismo objetivo final, que es establecer confianza entre los pares o aquellos que deciden si los datos son válidos. Para entender cómo lo hacen, vamos a desglosar el proceso más común desde el principio hasta el final.

En primer lugar, se envía una transacción a la red para su aprobación y procesamiento. Los nodos de la red, que son básicamente computadoras, analizan los detalles de la transacción para asegurarse de que sean válidos. Esto incluye verificar el saldo del monedero del remitente para confirmar que tienen los fondos necesarios y verificar que poseen la clave privada que demuestra la propiedad de los activos que están utilizando.

Una vez que la transacción ha sido validada, se coloca en un grupo con otras transacciones válidas, donde espera su confirmación. Eventualmente, se selecciona un grupo de transacciones de este grupo y se agrupan en un bloque por un minero o validador. Cuando se ha cerrado, el bloque se difunde al resto de la red para que otros nodos puedan verificar su contenido y confirmar que es válido.

Es en este punto donde se logra el consenso. Solo los bloques que han sido aceptados por la mayoría, o al menos el 51% de todos los nodos en la mayoría de los casos, pueden agregarse a la cadena. Aquellos que no se aceptan son esencialmente rechazados y la red continúa sin ellos. Una transacción no está completa hasta que se ha ingresado en un bloque y se ha agregado a la cadena.

Este proceso significa que si quisieras explotar una blockchain, tal vez para aprovechar el doble gasto, tendrías que ejecutar con éxito un ataque del 51% o tomar el control de la mayoría del poder de validación de la red blockchain. Eso es casi imposible, especialmente con redes blockchain más grandes que pueden tener millones de participantes.

Tipos de algoritmos de consenso

Cuando pensamos en algoritmos de consenso dentro de la criptomoneda, generalmente se nos vienen a la mente la prueba de trabajo (PoW) y la prueba de participación (PoS). PoW es utilizado por Bitcoin, que básicamente dio origen a toda la industria de las criptomonedas, así como muchas otras criptomonedas. Se basa en poderosas computadoras que resuelven acertijos criptográficos complejos.

PoS es utilizado actualmente por Ethereum, desde «La Fusión» en 2022, y todas las criptomonedas que se construyen sobre él. Es mucho más eficiente que PoW porque se basa en el apoyo, en el cual los validadores y otros participantes contribuyen con sus propios tokens como garantía, en lugar de utilizar hardware de alta gama y consumidor de energía.

Tenemos guías detalladas sobre prueba de trabajo y prueba de participación para aquellos que deseen aprender más sobre cómo funcionan estos mecanismos de consenso, pero es importante tener en cuenta que no son los únicos que se utilizan en la industria de las criptomonedas en la actualidad. Sin duda son los más populares, pero en realidad existe una larga lista de alternativas que no debemos ignorar.

¿Cuántos algoritmos de consenso existen?

Además de PoW y PoS, aquí hay otros seis mecanismos de consenso que se utilizan actualmente. Aquí está una lista de ellos, incluyendo una breve descripción de cómo funcionan. Guías detalladas sobre cada uno de ellos estarán disponibles próximamente en AAG Academy.

• Prueba de participación delegada (DPoS)
  Funciona de manera similar a PoS estándar, excepto que los votantes determinan qué validadores son elegidos.
• Prueba de importancia (PoI)
  A los participantes de la red se les otorgan «puntuaciones de importancia» y aquellos con las puntuaciones más altas son elegidos para llevar a cabo la validación.
• Prueba de capacidad (PoC)
  Las soluciones a acertijos criptográficos complejos se almacenan en medios digitales, como unidades de almacenamiento, y luego se utilizan para crear nuevos bloques.
• Prueba de tiempo transcurrido (PoET)
  Los validadores son elegidos de manera justa según el tiempo que han estado esperando para procesar un nuevo bloque.
• Prueba de autoridad (PoAu): Otro mecanismo de consenso similar a PoS, pero en lugar de utilizar el apoyo de tokens, se utiliza la identidad de los participantes de la red como garantía. Los validadores envían documentos de identidad oficiales a la red, los cuales están en riesgo si no se comportan como se espera.
• Prueba de actividad (PoA): Esencialmente una combinación de PoW y PoS, este método requiere que los participantes resuelvan acertijos complejos para crear nuevos bloques, luego cambia a un sistema de apoyo para determinar qué nodos los llenarán.

Fuentes :

• Consensus mechanism cryptocurrency
• How crypto transactions work
• Blockchain consensus
• Consensus mechanisms in blockchain