Steemit Crypto Academy Contest / S1W3 – Blockchain through the concepts by @edy.lobo.

Esta semana se nos ha invitado a discutir y argumentar acerca de los principales elementos y conceptos que definen una blockchain.
Entre los que podemos mencionar están:

• Los participantes que son quienes se ocupan del funcionamiento y desarrollo de las blockchains como tal. Entre estos podemos señalar a los mineros y diseñadores de códigos.
• Los usuarios. Que como su mismo nombre los dice, son los que hacen uso de las blockchains para comerciar con sus monedas o beneficiarse de sus aplicaciones nativas.
• Sus tokens que son entes digitales a los que se les puede dar un uso similar al dinero, intercambiarlos por servicios. representar documentos de propiedad sobre objetos reales o digitales. En fin, lo que representan los tokens en el mundo de las blockchain es tan grande que merecen un estudio aparte y más detallado.
• La criptografía. que es la que se encarga de encriptar los datos y operaciones que tengamos que realizar con el fin de garantizar nuestra privacidad y seguridad de los fondos involucrados.
• Las Wallets o billeteras, que son las que nos conectan con la blockchain para guardar o comercializar nuestros tokens.
• Los Smart Cotracts que son programas inalterables que establecen bajo que condiciones se van a ejecutar nuestras operaciones.

y por ultimo mencionaremos los Protocolos de Consenso, que serán el motivo de nuestra disertación mas detallada.

Mi concepto favorito: Protocolos de Consenso.

Un protocolo de consenso básicamente es un procedimiento o código de programación que tiene como fin concretar un acuerdo o consenso entre una mayoría prestablecida de mineros o validadores, y que busca decidir la opción de agregar o no un bloque de transacciones a una blockchain y también sobre cuál será la máquina asociada a alguno de estos mineros o validadores que se va a encargar de ejecutar dicha acción.

Los dos protocolos de consenso más utilizados son: el PoW (Proof of Work) y el PoS (Proof of Stake).

PoW (Proof of Work)

El PoW fue el que originalmente se implementó en la blockchain de Bitcoin. Este fue presentado por el mítico Satoshi Nakamoto en su paper del año 2009 que dio origen a esta plataforma.

Entre las cadenas que han utilizado este protocolo se encuentran Bitcoin, Ethereum o Litecoin. En la actualidad, Ethereum con su proyecto 2.0 tiene planificado emigrar para usar el protocolo de consenso PoS.

El protocolo PoW, se usa para confirmar las transacciones realizadas por los usuarios y generar nuevos bloques. Este se basa en una carrera feroz entre mineros que intentan resolver primero un problema matemático cuya complejidad, a pesar de ser siempre muy alta, puede ser manipulada para controlar el tiempo que corre entre la generación de un bloque y otro.

Cada vez que un minero gana una de estas competencias, el resto de mineros validan sus cálculos y con esto la valides de las transacciones en el nuevo bloque. El ganador es recompensado con alguna moneda o token nativo de la blockchain, tokens que pueden vender o apalancar según sea su preferencia o necesidad.

Resolver los problemas matemáticos inherentes a esta actividad, es una labor que requiere de un poder computacional muy grande. De hecho, en los actuales momentos ya se puede asegurar que la democratización en la minería del BTC se ha perdido debido a que, para ser efectivo en su minería se necesitan redes de equipos sumamente costosos y complejos basados en tarjetas que originalmente se usaban para el procesamiento gráficos y/o video juegos.

Estos procesos requieren grandes inversiones de dinero y energía que se escapan al común de las personas. Ergo, los beneficios de la minería se están acumulando en pocas manos. El problema más grave en este sentido es que puede darse lo que se conoce como el ataque del 51%. Esto es que un grupo dominante en la minería complete ese porcentaje y se confabule para manipular los resultados y las recompensan que estos generan.

No todas las blockchains que usan el PoW tienen el mismo rendimiento. Litecoin ha demostrado un mejor desempeño en la velocidad de sus transacciones y en la posibilidad de que más personas puedan disfrutar de los beneficios de su minería. Tanto Bitcoin como Litecoin han optado por trabajar con “redes relámpago” para mejorar la escalabilidad y velocidad en sus cadenas. Estas redes relámpago básicamente son sub redes que resuelven problemas de minería de transacciones de grupos pequeños de personas, alejados de la cadena principal.

Por su parte Ethereum usa el protocolo de consenso PoW basándose en el algoritmo Ethash. Este algoritmo usa la minería por GPU (Unidades de procesamientos gráficos), lo que les ha permitido rebajar el tiempo de procesamiento de un bloque a 14 segundos aproximadamente.

PoS (Proof of Stake).

Como alternativa al PoW aparece el PoS. Acá se cambia la competencia todos contra todos hasta tener un minero ganador, por un proceso aleatorio donde se da prioridad para ser elegidos como validadores a los participantes en la cadena de bloques que tenga la mayor cantidad de tokens de gobernanza acumulados. Este procedimiento fue creado por el programador Sunny King en el año 2011. Este lanzó también dos monedas: PeerCoin and PrimeCoin.

Dos de los problemas que se pretenden solucionar con este protocolo son la escalabilidad, es decir la capacidad de manejar cada vez cantidades mas grandes de operaciones y la velocidad de las transacciones. Cuando logras elegir aleatoriamente a los validadores entre los que más tokens tienen acumulados (o en staking), es mucha la energía de consumo en el computo que logras ahorrar pues ya no son todos los nodos los que tiene que hacer el cálculo matemático más complicado, este tiene que hacerlo solamente el elegido y los demás deben validar ese resultado. Esto ahorra tiempo y energía, haciendo más escalable y rápido el manejo de las transacciones y sus bloques asociados.

Es importante hacer notar que cuando eliges al validador dando prioridad a los nodos de participantes que tienen mayor cantidad de tokens acumulados en la blockchain, con esto también bajas la probabilidad de un ataque del 51%. Esto se debe a que los validadores al tener grandes cantidades invertidos en esta red, deben cuidar sus intereses y un mal funcionamiento de la blockchain los perjudicaría directamente.
Dos de las blockchains emergentes más importantes como Solana y Cardano, trabajan con PoS.

Fuente

Frederik Gregaard uno de los creadores de Cardano cree que el PoS devuelve a las masas la posibilidad de beneficiarse de la validación de bloques y asegura que es muy fácil para cualquiera comenzar a administrar un stake pool en esta plataforma. También asegura que los requerimientos técnicos para esta tarea son muchísimo menores que cuando se trabaja con PoW.

Tanto Cardano con su "PoS de Cardano – Ouroboros" como Solana con su PoS Y PoH (Proof of History) han desarrollado combinaciones y variantes del PoS original que les han permitido, en sus pruebas, obtener velocidades de transacciones y generación de bloques muy por encima de lo que se ha logrado en las blockchains que usan PoW.

Importancia de los protocolos de consenso.

Los protocolos de consenso garantizan varios puntos en las blockchains.

• Seguridad. Los protocolos de consenso están diseñados de tal manera que sea prácticamente imposible vulnerar la seguridad inherente al hackeos de los procesos de generación de bloques y la posible alteración de los datos en estos.
  Después que un minero o validador aprueba un bloque, este tiene que ser verificado por una mayoría predeterminada del resto.

• Funcionamiento. La generación de bloques depende también de su aceptación como válidos. Sin la comprobación por parte de los mineros o validadores de la "Legalidad" de estos bloques, estos no se podrían agregar a la cadena.

• Descentralización. Uno de los principios más promocionado por Satoshi cuando creó Bitcoin era la descentralización. Es decir. Crear un sistema donde ningún persona o grupo se pudiera adueñar de su funcionamiento y administración. También pretendía que las personas comunes pudieran participar en el minado y esto era así en los albores de la Blockchain. Según el diseño original del PoW, cualquiera con conexión al internet y energía barata podía se parte del proceso de minado.

¿Sería posible la eliminación de los protocolos de consenso en las blockchains?

Tengamos claro que todo es "posible" pero no necesariamente probable. Estoy convencido que eliminar los protocolos de consenso en las blockchains las transformaría en algo nuevo que dudaría que se pudiera calificar como una blockchain de las que podemos reconocer. El concepto revolucionario de lo que es una blockchain está profundamente ligado con lo que son los mecanismos de consenso. En un hipotético caso que esto se diera, habría que pensar nuevos métodos que validaran las transacciones y crearan nuevos bloques.

Cuando uno ve como se van desarrollando la creación de Blockchains de nueva generación, todas contienen en su funcionamiento protocolos de consenso. hay casos como los de Avalanche o Polkadot que han hecho grandes innovaciones en ese sentido pero igual siguen basando sus validaciones y consensos mas que todo en variaciones del PoS.

Steemit en particular usa el DPoS (Delegate Proof of State), que cambia la elección aleatoria del validador por la elección de testigos por parte de los usuarios, cuyo poder de voto es directamente proporcional a los Steem Powers (SP) que estos poseen. Pero este también es una variante del PoS.

¿Es posible mejorar los protocolos de consenso?

Este es uno de los ítems donde más trabajan los desarrolladores de Blockchains. Basta estudiar el funcionamiento de cada una de estas para darse cuenta todas las variaciones que han introducido en sus protocolos y nuevos diseños.

Han pasado de, un todos contra todos en el PoW, a la elección aleatoria y por niveles de staking de validadores en el PoS,de ahí a la elección de sus delegados en el DPoS, en Solana hicieron la combinación del PoS con el PoH (se agrega un marcador relacionado con el tiempo de generación del bloque en los bloques a validar) y en Cardano su PoS nativo combinado con su Ouroboros. Todos los anteriores son ejemplos del ejercito de expertos y genios que trabajan día y noche para mejorar estos procesos.

Humildemente creo que más que mejorar eliminaría totalmente el PoW. Honestamente creo que hace un gran daño ecológico y desperdicia una gran cantidad de energía que podría utilizarse de manera más óptima y más humana. Hace tiempo leía un artículo donde estudiaban la viabilidad de usar la tecnología blockchain en las elecciones de Bolivia, y los resultados eran lapidarios en lo que respectaba a consumo energético y recursos informáticos. Este desperdicio hay que solucionarlo de forma perentoria.

_Fuente

También creo que de alguna manera debería implementarse algún mecanismos para evitar que pequeños grupos acaparen los stakes de tokens o el poder de minería o el poder de voto para elegir delegados. Creo que se podría mecanizar algún procedimiento que permitiera hacer más sencillos los pooles de stake, o los requerimientos para el minado. que permitan competir con los que tienen la posibilidad económica de obtenerlos por medios propios. Es decir, hacer una democratización real que pase por la participación masiva en estos protocolos de consenso.