Qué es la prueba de trabajo (PoW)?
La prueba de trabajo (PoW) describe un sistema que requiere una cantidad de esfuerzo no insignificante pero factible para disuadir de usos frívolos o maliciosos de la potencia de cálculo, como el envío de correos electrónicos de spam o el lanzamiento de ataques de denegación de servicio. El concepto fue adaptado posteriormente a la seguridad del dinero digital por Hal Finney en 2004 a través de la idea de „prueba de trabajo reutilizable”, utilizando el algoritmo de hash SHA-256.
Tras su introducción en 2009, Bitcoin se convirtió en la primera aplicación ampliamente adoptada de la idea PoW de Finney (Finney también fue el receptor de la primera transacción de bitcoin). La prueba de trabajo es la base de muchas otras criptomonedas y permite un consenso seguro y descentralizado.
Puntos clave
- La prueba de trabajo (PoW) es un mecanismo de consenso descentralizado que requiere que los miembros de una red se esfuercen en resolver un rompecabezas matemático arbitrario para evitar que alguien juegue con el sistema.
- La prueba de trabajo se utiliza ampliamente en la minería de criptomonedas, para validar transacciones y minar nuevos tokens.
- Debido a la prueba de trabajo, Bitcoin y otras transacciones de criptodivisas pueden ser procesadas entre pares de forma segura sin necesidad de un tercero de confianza.
- La prueba de trabajo a escala requiere enormes cantidades de energía, que sólo aumentan a medida que más mineros se unen a la red.
- Proof of Stake (POS) fue uno de los varios mecanismos de consenso novedosos creados como alternativa a proof of work.
Entender la Prueba de Trabajo
Esta explicación se centrará en la prueba de trabajo tal y como funciona en la red bitcoin. Bitcoin es una moneda digital que se apoya en un tipo de libro de contabilidad distribuido conocido como „blockchain.” Este libro de contabilidad contiene un registro de todas las transacciones de bitcoin, ordenadas en „bloques” secuenciales, de modo que ningún usuario puede gastar dos veces ninguna de sus tenencias. Para evitar la manipulación, el libro de contabilidad es público, o „distribuido”; una versión alterada sería rápidamente rechazada por otros usuarios.
La forma en que los usuarios detectan la manipulación en la práctica es a través de hashes, largas cadenas de números que sirven como prueba de trabajo. Si se somete un conjunto de datos a una función hash (bitcoin utiliza SHA-256), sólo se generará un hash. Sin embargo, debido al „efecto avalancha”, incluso un pequeño cambio en cualquier parte de los datos originales dará lugar a un hash totalmente irreconocible. Sea cual sea el tamaño del conjunto de datos original, el hash generado por una función determinada tendrá la misma longitud. El hash es una función unidireccional: no puede utilizarse para obtener los datos originales, sólo para comprobar que los datos que generaron el hash coinciden con los datos originales.
Generar cualquier hash para un conjunto de transacciones de bitcoin sería trivial para un ordenador moderno, así que para convertir el proceso en „trabajo”, la red bitcoin establece un cierto nivel de „dificultad.” Esta configuración se ajusta para que un nuevo bloque sea „minado” – añadido a la cadena de bloques mediante la generación de un hash válido – aproximadamente cada 10 minutos. La dificultad se consigue estableciendo un „objetivo” para el hash: cuanto más bajo sea el objetivo, más pequeño será el conjunto de hashes válidos y más difícil será generar uno. En la práctica, esto significa un hash que comienza con una cadena muy larga de ceros.
La prueba de trabajo se creó inicialmente como una solución al creciente problema del correo electrónico basura.
Consideraciones especiales
Dado que un conjunto de datos sólo puede generar un hash, ¿cómo se aseguran los mineros de generar un hash por debajo del objetivo?? Alteran la entrada añadiendo un número entero, llamado nonce („número usado una vez”). Una vez que se encuentra un hash válido, se transmite a la red y el bloque se añade a la cadena de bloques.
La minería es un proceso competitivo, pero es más una lotería que una carrera. Por término medio, alguien generará una prueba de trabajo aceptable cada diez minutos, pero nadie sabe quién será. Los mineros se agrupan para aumentar sus posibilidades de minar bloques, lo que genera tasas de transacción y, durante un tiempo limitado, una recompensa de bitcoins recién creados.
La prueba de trabajo hace que sea extremadamente difícil alterar cualquier aspecto de la cadena de bloques, ya que tal alteración requeriría volver a minar todos los bloques posteriores. También dificulta que un usuario o grupo de usuarios monopolice la potencia de cálculo de la red, ya que la maquinaria y la energía necesarias para completar las funciones hash son caras.
Si parte de una red de minería comienza a aceptar una prueba de trabajo alternativa, se conoce como una bifurcación dura.
Ejemplo de prueba de trabajo
La prueba de trabajo requiere que un ordenador realice aleatoriamente funciones de hash hasta que llegue a una salida con la cantidad mínima correcta de ceros a la izquierda. Por ejemplo, el hash para el bloque #660000, minado el 4 de diciembre de 2020 es 00000000000000000008eddcaf078f12c69a439dde30dbb5aac3d9d94e9c18f6. La recompensa del bloque por ese hash exitoso fue de 6.25 BTC.
Ese bloque siempre contendrá 745 transacciones que implican algo más de 1.666 bitcoins, así como la cabecera del bloque anterior. Si alguien intentara cambiar el importe de una transacción incluso por 0.000001 bitcoin, el hash resultante sería irreconocible, y la red rechazaría el intento de fraude.
Preguntas frecuentes sobre la prueba de trabajo
¿Qué significa la prueba de trabajo??
PoW requiere que los nodos de una red aporten pruebas de que han gastado potencia computacional (i.e. de trabajo) para lograr el consenso de forma descentralizada y evitar que los malos actores se apoderen de la red.
Cómo valida el Proof of Work una criptotransacción?
El trabajo en sí mismo es arbitrario. En el caso de Bitcoin, se trata de iteraciones del algoritmo de hash SHA-256. El "ganador" de una ronda de hash, sin embargo, agrega y registra las transacciones del mempool en el siguiente bloque. Debido a que el „ganador” es elegido al azar proporcionalmente al trabajo realizado, incentiva a todos los miembros de la red a actuar con honestidad y registrar sólo las transacciones verdaderas.
¿Por qué las criptomonedas necesitan una prueba de trabajo??
Dado que están descentralizadas y son peer-to-peer por diseño, las cadenas de bloques, como las redes de criptomonedas, requieren alguna forma de lograr tanto el consenso como la seguridad. La prueba de trabajo es uno de estos métodos que hace que sea demasiado intensivo en recursos para intentar superar la red. También existen otros mecanismos de prueba que consumen menos recursos, pero que tienen otros inconvenientes o defectos, como la prueba de participación (PoS) y la prueba de quemado. Sin un mecanismo de prueba, la red y los datos almacenados en ella serían vulnerables a ataques o robos.
¿Usa Bitcoin prueba de trabajo??
Sí. Utiliza un algoritmo PoW basado en la función de hash SHA-256 para validar y confirmar las transacciones, así como para poner en circulación nuevos bitcoins.
En qué se diferencian los Proof of Stake (PoS) de los PoW?
El PoS es un mecanismo de consenso que asigna aleatoriamente el nodo que minará o validará las transacciones en bloque en función del número de monedas que posea ese nodo. Cuantos más tokens haya en un monedero, más poder de minería se le concede en la práctica. Mientras que el PoS es mucho menos intensivo en recursos, tiene varios otros defectos, incluyendo una mayor probabilidad de un ataque del 51% en altcoins más pequeñas e incentivos para acumular tokens y no usarlos.
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