¿Qué significa Proof-of-Work (PoW)?

Navegar en el mundo cripto o más aún, bucear en él, implica el conocimiento de una serie de palabras y/o siglas asociadas a esta nueva tecnología. PoW, Proof of Work System -o prueba de trabajo-, es una de ellas y está relacionada con un mecanismo de defensa para evitar un ataque de denegación del servicio -DoS- y librarse del ya famoso SPAM.

Con el auge de la criptomoneda, el legado de Bitcoin se hace cada vez más fuerte. Y eventualmente, si un usuario curioso de criptografía se encuentra con la minería, es probable que se encuentre con los términos Proof-of-Work (PoW) y Proof-of-Stake (PoS). 

Veamos cómo surgió este mecanismo de consenso y así tener una mejor visión general de la criptodivisa.

Breve historia del Proof-of-Work

El Proof-of-Work tiene sus raíces en la tecnología del correo electrónico, cuando los mensajes de spam eran comunes. A principio de la década de 1990, un documento de los  académicos Cynthia Dwork y Moni Naor denominado “Tarificación por procesado o lucha contra el correo basura” reveló la forma de detener este tipo de mensajería. En 1992 ya se utilizaba la criptografía para las cadenas de bloques en los documentos. Sin embargo, no fue hasta 2004 cuando realizó un trabajo fundamental mediante el desarrollo de tokens que permitían a los usuarios validar sistemáticamente cada token en un servidor legítimo.

Espoleado por el crack financiero de 2008, Satoshi Nakamoto, el anónimo fundador de Bitcoin, utilizó varias tecnologías para crear el mecanismo de consenso que ahora conocemos en criptografía como Proof-of-Work. En la actualidad, el PoW se ha implementado en redes como Bitcoin, Litecoin, Ethereum y Dogecoin. Todavía se considera el algoritmo de consenso más seguro y probado en el tiempo, a pesar de que los nuevos protocolos para aplicaciones descentralizadas están experimentando con mecanismos alternativos como Proof-of-Stake (PoS), Proof-of-Stake delegado (dPoS), y otros algoritmos experimentales que utilizan una fusión de Proof-of-Work y Proof-of-Stake.

¿Qué es el Proof-of-Work?

Bitcoin y otras redes operan con lo que se llama mecanismo de consenso Proof-of-Work (PoW). Este le permite a todo un sistema ponerse de acuerdo sobre el estado actual de la red y requiere la participación tanto de los mineros que actúan como validadores de las transacciones, como de los nodos individuales que hacen cumplir las reglas de consenso. Es fundamental que cada uno de los nodos tenga exactamente la misma copia del libro mayor y aplique las mismas reglas de consenso para estar -justamente- “en consenso”.

Si un nodo informático tiene una versión del protocolo Bitcoin, mientras otro ejecuta una versión ligeramente diferente, la red no es compatible. Dado que Bitcoin y otros protocolos de cadena de bloques funcionan para que cada transacción se registre permanentemente en un libro de contabilidad digital, tener un “consenso” diferente haría que la funcionalidad fuera discutible. 

Como mecanismo de seguridad, PoW también utiliza la energía y el cálculo para proteger la red contra los ataques. Utilizando criptografía, hashes y complicados rompecabezas, PoW trabaja para garantizar que el libro de contabilidad digital permanezca inalterable. Para alterar la cadena de bloques habría que disponer de una gran potencia de cálculo y de un hardware capaz de resolver algoritmos de una dificultad inusitada. Esto es lo que hace que las redes de blockchain Proof-of-Work sean tan seguras.

Minería y Proof-of-Work 

Genesis Mining center. Source: Marco Krohn / Wikimedia Commons.

En el lenguaje de las criptomonedas, la minería y la prueba de trabajo se han convertido en sinónimos. Es fácil ver por qué: PoW se refiere al trabajo de prueba que se realizó mediante el gasto de energía. A su vez, los mineros se reparten la recompensa de un bloque de Bitcoin, lo que a menudo se denomina “minar Bitcoin”.

En los primeros tiempos era mucho más fácil minar monedas porque no había mucha gente haciéndolo. Los mineros son los encargados de cargar los datos de las transacciones a un bloque que termina conformando una cadena de bloques (blockchain). Minar un bloque se refiere a encontrar una solución al problema matemático. Cada 2.016 bloques, la dificultad de minado de Bitcoin se ajusta al alza o a la baja, en función del número de mineros disponibles. Así, el tiempo medio de cada bloque es siempre de aproximadamente 10 minutos.

Antiguamente se podía utilizar cualquier PC para minar Bitcoin. Con el paso de los años, la dificultad de la minería aumentó hasta el punto de necesitar GPUs o máquinas especializadas llamadas ASICs para minar. Ahora se da una situación en la que se construyen granjas mineras para ser competitivos. Y la verdad es que, a menos que tenga grandes recursos y energía barata, minar Bitcoin no es necesariamente rentable.

Resumiendo, la minería funciona así. Digamos que quiero que adivine un número del 1 al 20. Fácil, ¿verdad? Pero digamos que quiero que adivine un número entre 1 y 1 billón. Un poco más difícil. Ahora, quiero que adivine una cadena de 64 dígitos de 16 símbolos, del 1 al 10 y las letras de la A a la G. Puede que necesite tener 3000 de IQ o una máquina inmensamente potente para adivinar qué estaba pensando en la cadena de datos 1eF32a0a026bb49… y así sucesivamente.

Si ha acertado con su ultra giga-cerebro, enhorabuena: ha “probado el trabajo”. Esta es la razón por la que las pruebas de trabajo fueron fiables durante tanto tiempo y todavía tienen pruebas válidas que las respaldan. Necesitaría una enorme potencia de cálculo para poder controlar o hackear la red, incluso de forma remota, debido a todo el trabajo criptográfico que se realiza en ella. La tarea requeriría un esfuerzo hercúleo.

Proof-of-Work vs. Proof-of-Stake

Aunque la producción eléctrica necesaria para generar Proof-of-Work es exagerada por los medios de comunicación, la minería de Bitcoin sigue requiriendo cantidades significativas de energía. Bitcoin utiliza el 0,5% de la producción mundial de energía, tanto como Las Vegas, aunque sus defensores afirman que gran parte del hashrate proviene de fuentes de energía renovable o de la energía varada. Otra crítica popular a Proof-of-Work afirma que el algoritmo de consenso favorece a los mineros que tienen más recursos, ya que los que tienen mucho dinero pueden comprar edificios enteros llenos de herramientas de minería. En cambio, en Proof-of-Stake, la posibilidad del protocolo de validar bloques es proporcional a la cantidad de moneda que se tiene. Por lo tanto, hay un nivel básico de recursos necesarios: la cantidad de cripto que se debe “estaquear” para “probar” o validar la red, además de los requisitos de hardware. En lugar de la minería, Proof-of-Stake funciona en nodos validadores, que son dirigidos por usuarios que validan la red.

Sin embargo, el Proof-of-Stake se presta a otros problemas, como la superación de la blockchain. En PoS, si de repente un grupo de personas se une para hacerse con el 51% de la red, o incluso un solo individuo poderoso compra más de la mitad de la participación del protocolo, entonces la red se vería comprometida. En teoría, esto es posible, pero impracticable en la vida real. Aún así, debido a este y otros problemas, algunos protocolos en el futuro podrían optar por utilizar una mezcla de ideas de Proof-of-Work junto con Proof-of-Stake.

Conclusiones

El Proof-of-Work, aunque originalmente tiene sus raíces en los inicios de Internet, se ha convertido en una palabra asociada a la criptomoneda, lo que puede ser el mayor y más duradero legado de la idea. Aunque controvertido, el impacto medioambiental de PoW sigue siendo muy cuestionable, a diferencia de la seguridad sin parangón que proporciona a la red Bitcoin.

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