Cómo los algoritmos de consenso resuelven los problemas con la prueba de trabajo de Bitcoin

Solía ​​ser que la minería de Bitcoin era un asunto comunitario, pero el proceso de confirmar transacciones de Bitcoin ahora requiere una inmensa cantidad de poder de hashing específico del algoritmo de minería SHA-256.

Como resultado, la cantidad de electricidad necesaria para procesar y verificar transacciones ha alcanzado una escala inmensa.

En los primeros días, cuando a los primeros usuarios les gustaba el difuntoHal FinneyCuando comenzaron a experimentar con Bitcoin, los usuarios podían simplemente abrir el primer cliente de Bitcoin y dejar que su CPU trabajara a toda máquina, generando bitcoins por fracciones de centavo. En cambio, la minería ahora requiere decenas de miles de dólares en equipos, electricidad y gastos de alojamiento opcionales.

Como resultado, quienes poseen importantes recursos financieros han llegado a dominar el sector de la minería de Bitcoin . La minería actual se materializa en el surgimiento de operaciones mineras de tipo empresarial alojadas en centros de datos.

Jackson Palmer, quien creó la altcoin Dogecoin basada en el algoritmo scrypt y de prueba de trabajo, no es demasiado positivo respecto de las perspectivas de la minería en general, particularmente en lo que respecta al consumo de energía.

Le dijo a CoinDesk:

Me opongo abiertamente a la minería [de prueba de trabajo] como el futuro de las monedas digitales, debido a la cantidad de energía que desperdicia y el daño que causa al medio ambiente, sin aportar nada a cambio, salvo enriquecer aún más a los ricos en moneda fiduciaria.

Una posible solución que ya se ha implementado en el ecosistema de la moneda digital se aleja de la prueba de trabajo, pero aún incorpora los principios de un sistema no centralizado.

La gran carrera Tecnología

Un problema importante que afecta a la minería hoy en día (pero que quizá no reciba mucha atención) es que los circuitos integrados específicos de la aplicación (ASIC) para la minería SHA-256 o scrypt solo son capaces de realizar un proceso.

Los ASIC pueden extraer moneda digital y confirmar transacciones, pero una vez que quedan obsoletos ante los equipos de minería de próxima generación, el equipo pierde rápidamente su valor.

Si bien la mayoría de los componentes de los equipos de minería son reciclables, el tiempo transcurrido entre la creación de un producto y su desaparición en esta industria es breve.

Para minar de forma competitiva, existe una carrera constante para construir y obtener equipos más potentes.

No hay nada de malo con un poco de competencia, pero la carrera por construir mejores mineros ha visto el surgimiento deenormes costos operativosComo resultado, muchos mineros están atrapados en esquemas de retorno de la inversión (ROI) a largo plazo que son susceptibles a cualquier cambio significativo en el valor de cambio de Bitcoin.

Una disminución en laprecio El aumento de Bitcoin podría reducir el incentivo para que muchos mineros participen. Si bien esto no provocaría interrupciones inmediatas, la salud a largo plazo de la red descentralizada podría verse comprometida, ya que solo las empresas mineras bien financiadas podrían seguir operando.

Dadas estas amenazas, ¿existe una alternativa a los sistemas de prueba de trabajo que resuelven problemas criptográficos y, al mismo tiempo, consumen cantidades excesivas de dinero y recursos naturales?

Si bien ha habido una serie de propuestas para utilizar la prueba de trabajo para un buen uso, comopara resolver números PRIME o promover la salud personal, Es posible que tampoco sean la solución ideal.

¿Una solución en proceso?

Una posible solución a los problemas relacionados con la prueba de trabajo puede provenir de unaartículo académicopublicado por Miguel Castro y Barbara Liskov del MIT en 1999 presentando el concepto de Tolerancia a Fallas Bizantinas Prácticas (PBFT).

PBFT es un sistema diseñado inicialmente para sistemas de almacenamiento de baja latencia, algo que podría aplicarse en plataformas basadas en activos digitales que no requieren una gran cantidad de rendimiento, pero sí demandan muchas transacciones.

Daniel Feichtinger, cofundador de una startup llamadaHipercontadorque utiliza PBFT, explica cómo funciona su sistema distribuido:

Cada nodo publica una clave pública. Cualquier mensaje que llega a través del nodo es firmado por este para verificar su formato. Una vez que se obtienen suficientes respuestas idénticas, se puede aceptar que la transacción es válida.

Ese acuerdo constituye lo que se conoce como «consenso». Así como Bitcoin utiliza un sistema descentralizado para confirmar las transacciones sin necesidad de un tercero de confianza, PBFT se basa en la gran cantidad de nodos para confirmar la confianza. Por lo tanto, no se requiere potencia de hash en este proceso.

“Cuando interactúas con múltiples partes, necesitas algún tipo de mecanismo de consenso para garantizar que todos tengan los registros correctos”, dijo Dan O’Prey, el segundo cofundador de Hyperledger.

El consenso ya está en marcha

Los mecanismos de transacción basados en consenso han estado en el mercado durante algún tiempo. Ripple Labs utiliza este enfoque como parte de su protocolo subyacente, basado en el concepto de PBFT.

Ripple Labs lanzó recientemente unlibro blancoen su algoritmo de consenso que señala laEl problema de los generales bizantinos al comunicarse a través de un LINK poco fiable, algo que PBFT pretende resolver.

El libro blanco establece:

“Es demostrable que ninguna solución al problema de los generales bizantinos (que ya supone sincronicidad y participantes conocidos) puede tolerar más de (n−1)/3 fallas bizantinas, o un 33% de la red actuando maliciosamente”.

Como una bifurcación de Ripple, elStellar , moneda digital respaldada por Stripe, fundada por Jed McCaleb, también abarca estos mismos ideales. La idea, como se muestra en los gráficos anteriores, es que por cada nodo agregado a la Lista Universal de Nodos de una red, más fuerte se vuelve el sistema.

Sin embargo, este tipo de estructura presenta una debilidad clave: la fuente de incentivos, y es justo preguntarse: a diferencia de la minería, ¿qué incentivo existe para que las personas o entidades alberguen nodos?

Tanto Ripple como Stellar, junto con Hyperledger, creen que habrá suficientes partes interesadas para respaldar los sistemas de transacciones basados ​​en PBFT.

El enfoque de Hyperledger

El proyecto Hyperledger permite a los desarrolladores crear sus propios activos digitales con un libro de contabilidad distribuido impulsado por nodos creados según el principio de PBFT.

El sistema podría usarse para respaldar digitalmente un activo real (como una casa), crear nuevas monedas o formar un sistema de consenso tolerante a fallas. El cofundador de Hyperledger, Feichtinger, dijo que, utilizando esta última aplicación, la plataforma de su empresa podría incluso usarse para sistemas de TI avanzados.

Él explicó:

Si fueras Amazon y ejecutaras un sistema de archivos distribuido para AWS [Amazon Web Services] en tu centro de datos, querrías asegurarte de que un error no corrompa AWS y no necesitas incentivos. Ejecutarías los nodos que necesitas, usando un sistema de consenso.

La idea de Hyperledger para usar PBFT va más allá de los sistemas basados en activos. Toma la idea de un algoritmo de consenso y la utiliza para distribuir todo tipo de soluciones técnicas, no solo la solución de almacenamiento de archivos de baja latencia y alta velocidad para la que fue diseñada originalmente.

Este podría ser un buen método para probar el poder de los nodos que no usan incentivos para desarrollar su fuerza. ¿Qué sucederá sin tales recompensas? Sistemas como Hyperledger buscan averiguarlo.

“Si se utiliza la Tolerancia a Fallas Bizantinas, idealmente los problemas [de corrupción] se contienen. Los demás nodos pueden detectar que un nodo se está comportando mal y no responder a sus mensajes”, dijo Feichtinger.

El consenso como servicio

Podría ser valioso ofrecer consenso como servicio, al igual que los proveedores de nube venden software como servicio o infraestructura como servicio. En el caso de Ripple y Stellar, el consenso se convierte en un medio de intercambio de valor.

Feichtinger explicó:

Al igual que Google, que gestiona sus propios servidores DNS, les conviene tener un DNS en buen estado. Esto significa que pueden publicar sus anuncios con mayor rapidez. Creo que el DNS es un buen ejemplo de este protocolo de bajo nivel, lo que mejora la salud del sistema.

Dado que los sistemas de transacciones por consenso aún se encuentran en fase experimental (al igual que el resto de las monedas digitales), cabe esperar la aparición de nuevas soluciones como estas en el mercado. Su viabilidad como sustitutos de los sistemas de prueba de trabajo dependerá de una ONE cuestión: si se utilizan o no.

Palmer, cuya creación de Dogecoin se basa en la prueba de trabajo auxiliar (o minería de fusión) para proteger su red, añadió que se necesitan soluciones nuevas y concretas como Hyperledger y Stellar. Estas, junto con Ripple, cree, pueden impulsar el crecimiento del ecosistema de activos digitales en su conjunto.

Concluyó:

Se avecinan tiempos emocionantes. Es fantástico ver innovación real en el ámbito de las monedas digitales, en lugar de másBeber Kool-Aid."

Imagen de la clave de cifradovía Shutterstock