Prueba de Participación (PoS) en Blockchain

La prueba de participación (PoS) es un tipo de algoritmo que tiene como objetivo lograr un consenso distribuido en una string de bloques . Esta forma de lograr el consenso fue sugerida por primera vez por Quantum Mechanic aquí y luego Sunny King y su compañero escribieron un artículo al respecto. Esto condujo a Peercoin basado en prueba de participación (PoS).

Una apuesta es valor/dinero que apostamos a un resultado determinado. El proceso se llama replanteo.
Más adelante se definirá un significado más particular de estaca.

Por qué la prueba de participación:
antes de la prueba de participación, la forma más popular de lograr un consenso distribuido era a través de la prueba de trabajo (implementada en Bitcoin ). Pero la Prueba de trabajo es bastante intensiva en energía (energía eléctrica en la minería de un bitcoin). Por lo tanto, un mecanismo de consenso basado en prueba de trabajo aumenta las posibilidades de que una entidad extraiga un nuevo bloque si tiene más recursos informáticos. Además de los dos puntos superiores, existen otras debilidades de un mecanismo de consenso basado en PoW que discutiremos más adelante. En tal escenario, un mecanismo basado en prueba de participación tiene mérito.

Qué es la prueba de participación:
como se comprende por el nombre, los Nodes en una red apuestan una cantidad de criptomonedas para convertirse en candidatos para validar el nuevo bloque y ganar la tarifa. Luego, un algoritmo elige del grupo de candidatos el Node que validará el nuevo bloque. Este algoritmo de selección combina la cantidad de apuesta (cantidad de criptomoneda) con otros factores (como la selección basada en la edad de la moneda, el proceso de aleatorización) para que la selección sea justa para todos en la red.

• Selección basada en la edad de la moneda:
  el algoritmo rastrea el tiempo que cada Node candidato a validador permanece como validador. Cuanto más antiguo se vuelve el Node, mayores son las posibilidades de que se convierta en el nuevo validador.
• Selección de bloques aleatorios:
  el validador se elige con una combinación de «valor hash más bajo» y «apuesta más alta». El Node que tenga la mejor combinación ponderada de estos se convierte en el nuevo validador.

Un flujo de trabajo típico de mecanismo basado en PoS:

1. Los Nodes realizan transacciones. El algoritmo PoS pone todas estas transacciones en un grupo.
2. Todos los Nodes que compiten por convertirse en validadores para el siguiente bloque elevan una apuesta. Esta apuesta se combina con otros factores como la «edad de la moneda» o la «selección de bloques aleatorios» para seleccionar el validador.
3. El validador verifica todas las transacciones y publica el bloque. Su apuesta aún permanece bloqueada y la recompensa de forja tampoco se otorga todavía. Esto es para que los Nodes de la red puedan ‘Aceptar’ el nuevo bloque.
4. Si el bloque está ‘OK’, el validador recupera la apuesta y la recompensa también. Si el algoritmo está utilizando un mecanismo basado en la edad de la moneda para seleccionar validadores, el validador del bloque actual tiene su edad de la moneda restablecida a 0. Esto lo coloca en una prioridad baja para la próxima elección del validador.
5. Si el bloque no es verificado por otros Nodes en la red, el validador pierde su participación y el algoritmo lo marca como «malo». El proceso nuevamente comienza desde el paso 1 para forjar el nuevo bloque.

Características:

• Monedas fijas en existencia:
  Solo hay un número finito de monedas que siempre circulan en la red. No existe la creación de nuevas monedas (como en el caso de la minería en el caso de bitcoin y otros sistemas basados ​​​​en PoW). Tenga en cuenta que la red comienza con un número finito de monedas o «inicialmente comienza con PoW, luego cambia a PoS» en algunos casos. Esta iniciación con PoW está destinada a traer monedas/criptomonedas a la red.
• Tarifa de transacción como recompensa a los acuñadores/falsificadores:
  a cada transacción se le cobra una cierta cantidad de tarifa. Este se acumula y se entrega a la entidad que forja el nuevo bloque. Tenga en cuenta que si el bloque falsificado se encuentra fraudulento, la tarifa de transacción no se recompensa. Además, la apuesta del validador también se pierde (lo que también se conoce como slashing ).
• Impracticabilidad del ataque del 51 %:
  para realizar un ataque del 51 %, el atacante deberá poseer el 51 % de la criptomoneda total en la red, lo cual es bastante costoso. Esto considera que hacer el ataque es demasiado tedioso, costoso y no tan rentable. Ocurrirán problemas al acumular una parte tan grande de la criptomoneda total, ya que es posible que no haya tanta moneda para comprar, además de que comprar más y más monedas/valor será más costoso. Además, la validación de transacciones incorrectas hará que el validador pierda su participación, por lo que la recompensa será negativa.

Ventajas del punto de venta:

• Eficiencia energética:
  como todos los Nodes no compiten entre sí para adjuntar un nuevo bloque a la string de bloques, se ahorra energía. Además, no es necesario resolver ningún problema (como en el caso del sistema de prueba de trabajo), lo que ahorra energía.
• Descentralización:
  en strings de bloques como Bitcoin (sistema de prueba de trabajo para lograr un consenso distribuido), existe un incentivo adicional de recompensas exponenciales para unirse a un grupo de minería que conduce a una naturaleza más centralizada de la string de bloques. En el caso de un sistema basado en Prueba de participación (como Peercoin), las recompensas son proporcionales (lineales) a la cantidad de participación. Por lo tanto, no proporciona absolutamente ninguna ventaja adicional para unirse a un grupo de minería; promoviendo así la descentralización.
• Seguridad:
  una persona que intente atacar una red tendrá que poseer el 51% de las apuestas (bastante caro). Esto conduce a una red segura.

Debilidad de un mecanismo PoS:

• Validadores de grandes apuestas:
  si un grupo de candidatos a validadores se combinan y poseen una parte significativa de la criptomoneda total, tendrán más posibilidades de convertirse en validadores. Mayores posibilidades conducen a mayores selecciones, lo que conduce a más y más ganancias de recompensas de falsificación, lo que lleva a poseer una gran participación de divisas. Esto puede hacer que la red se centralice con el tiempo.
• Nueva tecnología:
  PoS es todavía relativamente nuevo. Se están realizando investigaciones para encontrar fallas, corregirlas y hacer que sea viable para una red en vivo con transacciones de divisas reales.
• El problema de ‘Nada en juego’:
  este problema describe la pequeña o ninguna desventaja para los Nodes en caso de que admitan múltiples strings de bloques en el caso de una división de la string de bloques (bifurcación de la string de bloques). En el peor de los casos, cada bifurcación conducirá a múltiples strings de bloques y los validadores funcionarán y los Nodes de la red nunca lograrán un consenso.

Strings de bloques que usan prueba de participación:

• Ethereum (actualización de Casper)
• Peercoin
• siguiente

Variantes de prueba de participación:

• Prueba de participación regular: la que se analiza en este artículo.
• Prueba de participación delegada
• Prueba de participación arrendada
• Prueba de participación de Masternode