Desde que Ethereum se puso en marcha por primera vez en julio de 2015, los desarrolladores han mantenido el rumbo para mejorarlo constantemente. Y en comparación con otras actualizaciones a lo largo de los años, la próxima incorporación gradual de ETH 2.0 introducirá dos mejoras significativas: Prueba de participación (PoS) y Shard Chains. El cambio en el mecanismo de consenso subyacente de la arquitectura de Prueba de trabajo existente mejorará la escalabilidad, la accesibilidad, los incentivos económicos, la eficiencia energética y reducirá las barreras de entrada, entre otras cosas.
Mecanismos de consenso
Un mecanismo de consenso es un proceso mediante el cual la red blockchain acuerda una sola versión de la verdad. A diferencia de los sistemas centralizados, donde los que están en el poder pueden tergiversar la verdad por una variedad de razones como alianzas políticas, codicia, toma de poder, encubrimientos o incluso chantaje, y se pueden decir múltiples versiones de la verdad para obtener una ventaja.
Por ejemplo, digamos que un informe de ganancias debe salir de una gran corporación. Y da la casualidad de que el CEO quiere que el CFO “rellene los números” para que los inversores compren más acciones. En este caso, el “hipopótamo” en la sala, el CEO, podría torcer el brazo al CFO para que se apoye en el Director de Contabilidad, a quien se alienta a modificar el informe del departamento de contabilidad para reflejar las ganancias de la empresa en un luz más positiva. Algunas personas poderosas como esta en una organización centralizada pueden unirse para tergiversar la verdad.
Regularmente puede ver diferentes versiones de la verdad que se difunden en escenarios como los juicios de espectáculos políticos donde términos como “su verdad” o “su verdad” erosionan aún más la fe del público en la posibilidad de una versión de la verdad objetiva. Pero, la belleza de las matemáticas y el protocolo, sin mencionar los incentivos integrados en los mecanismos de consenso de blockchain, es que se basan en un gran número de nodos autónomos que trabajan arduamente para llegar a lo que es el registro preciso de datos. Llegan a un consenso sobre cuál es la versión única de la verdad, pero para que esto suceda, estos sistemas de redes distribuidas deben regirse por un mecanismo criptográfico idéntico.
Mecanismo de consenso de prueba de trabajo (PoW)
La versión actual de Ethereum se ejecuta en un mecanismo de consenso conocido como Prueba de trabajo (PoW) que depende de la potencia informática física (mineros) y la electricidad (trabajo). Estos son los dos ingredientes principales en la receta de PoW para construir bloques en la cadena de bloques y determinar la versión única de la verdad.
La prueba de trabajo (PoW) sigue siendo el mecanismo de consenso más popular y también se utiliza en otras cadenas de bloques como Bitcoin y Litecoin. En PoW, los mineros mantienen la red y compiten para agregar bloques de transacciones a la cadena de bloques. Para hacerlo, deben resolver problemas matemáticos complejos. El primero en resolverlo gana y su bloque se agrega a una cadena de bloques consecutivos que crece y se agrega constantemente.
A los mineros de PoW se les paga en lo que se llama recompensas en bloque, que se reparten entre aquellos que logran extraer un bloque para que exista. Pero todo este trabajo requiere costos iniciales. Los mineros no solo tienen que invertir en hardware informático para construir sus plataformas mineras, sino que también deben cubrir los costos diarios de electricidad que alimentan la potencia computacional necesaria para resolver estos complejos problemas matemáticos. Por lo tanto, los costos de hardware y los gastos diarios de energía de un minero se compensan y, con suerte, se superan por las recompensas en bloque que reciben.
A diferencia de un sistema centralizado donde algunas personas influyentes pueden conspirar para tergiversar la verdad, si un minero se comporta de manera deshonesta, su bloqueo será rechazado y este actor deshonesto habrá perdido tiempo y incurrido en altos costos de electricidad en el proceso.
Esto es lo que hace que PoW sea tan seguro: la potencia computacional combinada requerida para que un individuo comprometa una cadena de bloques de Prueba de trabajo bien establecida como Bitcoin o Ethereum es demasiado costosa. Tal vez si un atacante pudiera dar un salto hacia el futuro y obtener una computadora cuántica monstruosa y luego retroceder mágicamente en una distorsión del tiempo para reescribir la historia de la cadena de bloques, sería posible, pero no probable en este día.
Ventajas de la prueba de trabajo
Con el tiempo, las cadenas de bloques de PoW han demostrado ser un mecanismo de consenso resistente, seguro y confiable, pero enfrentan algunos desafíos bastante grandes, a saber, accesibilidad, centralización y escalabilidad.
Accesibilidad:
Las barreras de entrada para convertirse en un minero PoW son altas debido a los costos de energía y al hardware necesario que se necesita para ejecutar este acaparador de energía de una plataforma minera. Estos costos pueden resultar un obstáculo para muchas personas que, de otro modo, desearían participar.
Centralización:
La concentración de mineros PoW va en dos direcciones:
Piscinas mineras
Los conglomerados más grandes pueden aplastar a los mineros individuales y evitar que participen en el mantenimiento de la red. Por lo tanto, a medida que la minería se vuelve demasiado costosa para las personas, se ven obligadas a abandonar o colectivizarse comprando poder de hash de un grupo de minería que opera como una sola entidad.
Ubicación geográfica
Los conglomerados tienden a gravitar hacia áreas con bajos costos de electricidad y climas fríos para reducir los costos de enfriar manualmente su hardware de minería.
Esto significa que un minero individual que viva en Palm Springs con temperaturas desérticas calientes y costos de energía exorbitantes en California, tendrá tantas posibilidades de competir contra un conglomerado minero de Siberia como un hombre con una sola pierna en una competencia de patear traseros. Por ejemplo, la mitad de los bloques en Ethereum 1.0 ya están siendo extraídos por solo dos grupos de minería y es probable que ese porcentaje crezca a medida que los mineros individuales continúen colectivizándose.
Escalabilidad
En la actual cadena de Ethereum PoW, los tamaños de los bloques están limitados por un límite de gas y se extraen de forma secuencial. Eso significa que después de que un bloque haya alcanzado su número máximo de transacciones, las transacciones pendientes que no encajen tendrán que esperar y subirse al siguiente bloque.
El Mecanismo de Consenso de Prueba de Participación (PoS)
En ETH 2.0, se introducirá PoS, lo que traerá consigo muchas mejoras, como incentivos económicos más fuertes, mayor eficiencia energética y menores barreras de entrada (lo que significa menos centralización).
Como PoW, PoS es un mecanismo de consenso. Es solo un tipo diferente que las cadenas de bloques pueden usar para llegar a un acuerdo sobre una única versión de la verdad.
Para lograr esto, los mineros y la electricidad del sistema PoW serán reemplazados por validadores y ETH apostados en la cadena PoS. Los mineros consumen energía para extraer bloques en PoW, pero en PoS, los validadores se comprometen a tener su participación (depósito) bloqueada para validar la existencia de los bloques.
Incentivos económicos más fuertes
Para participar, los validadores deberán apostar 32 ETH en el contrato de depósito oficial de Ethereum 2.0 para cada nodo de validación que deseen ejecutar. Cada vez que se configura un bloque para ser propuesto, se seleccionarán hasta 64 comités aleatorios de 128 nodos de validación de todo el grupo de validadores para dar fe del bloque. Esto reduce la probabilidad de que ocurra un ataque exitoso a probabilidades inferiores a uno en un billón. Básicamente, es muchísimo más fácil seguir las reglas y recibir un pago en lugar de intentar engañar al sistema.
Pero siempre habrá algunos tontos que lo intentarán. Y si decide ser uno de esos posibles atacantes, hay un incentivo criptoeconómico “negativo” especial que lo espera: algunos, o todos sus ETH apostados, serán recortados y será expulsado de la red más rápido que un contador de cartas de un casino de Las Vegas. Y no, no tendrás personajes mafiosos como Robert Dinero o Joe Pesci trabajando contigo en un callejón, pero es posible que recibas algunos tweets desagradables de Vitalik (Vitalik Buterin, el rostro y cofundador de Ethereum). Ni siquiera lo pienso.
Algunos creen que estos incentivos contra el comportamiento malicioso son mayores que los que se encuentran en PoW. No solo por el tremendo riesgo financiero, sino porque 32 ETH apostados son más tangibles que, por ejemplo, el costo secundario de la electricidad que un atacante de PoW podría gastar. Una factura de electricidad futura podría resumirse en la mente de un posible atacante, pero ver cómo la participación de uno en ETH, ganado con esfuerzo, se redujo de 32 a 0, traería lágrimas de cocodrilo a los ojos de cualquiera y podría funcionar como un elemento disuasorio más fuerte.
También estará en juego una disuasión económica más suave para mantener la red funcionando sin problemas. Los validadores que pasan demasiado tiempo sin conexión y no mantienen su parte justa de responsabilidades computacionales pueden ver disminuida su recompensa por bloque. Los validadores deben estar en línea y disponibles para ser seleccionados al azar para proponer un bloque. Sin embargo, estas sanciones son relativamente leves en comparación con las que reciben los atacantes malintencionados.
En lo que respecta a los incentivos criptoeconómicos positivos, como se mencionó anteriormente, los validadores deben estar en línea y ejecutar el software cliente Ethereum 2.0. Luego, pueden seleccionarse al azar para proponer y dar fe de bloques en la cadena de bloques. Cuando se ha propuesto un bloque y una cantidad suficiente de validadores han atestiguado el bloque, el bloque se agrega a la cadena de bloques Ethereum 2.0. Los validadores son recompensados en ETH por proponer y certificar bloques con éxito en proporción directa a cuánto han apostado.
Mayor eficiencia energética
Seamos realistas, el mundo se está volviendo “verde” y, dado que las operaciones mineras de PoW están preparadas para alcanzar los niveles de consumo de energía de los países pequeños, no sería necesario un gran clamor para provocar la ira de los poderosos ambientalistas y políticos que buscan curry. favor de tales grupos de presión al presionar algunas de estas grandes operaciones mineras. Tal atención no deseada podría resultar en impuestos adicionales o cierres amenazados si las cosas se ponen feas.
Es discutible si tal escenario alguna vez se desarrolla, pero PoS está posicionado para ser una forma de consenso distribuida más ecológica y menos costosa que puede resultar una posición más ventajosa.
Barreras más bajas a la entrada y la descentralización
Para convertirse en un validador en la próxima red ETH 2.0, solo se necesita una computadora portátil, la capacidad técnica para ejecutar el software del cliente, la disciplina para permanecer disponible en línea y … oh sí, el 32 ETH. Comprar una computadora portátil (otros dispositivos también funcionarán) es mucho menos costoso que construir una gran instalación minera, por lo que allí mismo se han reducido las barreras de entrada a este sistema PoS.
Sin embargo, eso no minimiza el costo de apuesta de 32 ETH. En el momento de escribir este artículo, el precio por ETH es de $ 242, por lo que, aunque no estamos hablando de costos equivalentes a comenzar un conglomerado minero, $ 7,700 sigue siendo una suma considerable.
Afortunadamente, para aquellos que no pueden apresurarse a conseguir ese tipo de moneda, o aquellos que pueden tener miedo de exponer su nuez entera a posibles recortes de fondos, están surgiendo empresas que actuarán como grupos de apuestas. Estas compañías permiten a las personas juntar sus fondos con otros para alcanzar los 32 ETH requeridos necesarios para apostar. Las recompensas luego se dividirían proporcionalmente a la contribución del individuo.
Las barreras de entrada más bajas significan más validadores y más validadores en la red significa más descentralización. Y eso siempre es bueno.
En resumen, PoS aborda los tres problemas que enfrentan las cadenas de PoW: accesibilidad, centralización y escalabilidad, de las siguientes maneras:
Accesibilidad PoS:
Los validadores de PoS no soportarán la carga de los costos iniciales de hardware ni las tarifas de electricidad exorbitantes como lo hacen los mineros de las cadenas de PoW. Esto proporciona una barrera de entrada significativamente menor. Y si la cantidad de participación y los compromisos de tiempo están fuera de su alcance, hay grupos de participación disponibles a los que uno puede unirse.
Descentralización de PoS:
La participación en una cadena de puntos de venta solo requiere una conexión a Internet y una computadora (incluso un teléfono / tableta es suficiente). Eso abre las puertas a un mayor número de participantes en las redes PoS, lo que resulta en una mayor descentralización.
Escalabilidad de PoS: fragmentación
Todavía no hemos hablado de esto, porque PoS por sí solo no mejora la escalabilidad; sin embargo, la fragmentación sí lo hace.
En PoW, una sola cadena formada por bloques consecutivos es increíblemente segura. La seguridad no se ve comprometida, pero la velocidad sí. Eso es porque cada nodo tiene que procesar y validar cada transacción en bloques consecutivos.
Sharding es una solución de escalabilidad que se puede implementar en cadenas PoS sin comprometer la seguridad. La fragmentación divide la cadena de bloques en varias cadenas de fragmentos (en el caso de ETH 2.0, son 64 cadenas de fragmentos independientes), cada una de las cuales es capaz de procesar bloques. La fragmentación divide la responsabilidad del procesamiento de datos entre muchos nodos para que los bloques se puedan procesar simultáneamente. Esto acelera enormemente el proceso: un mínimo de 64 veces la velocidad de transacción de la cadena PoW original de ETH.
Aquí hay un ejemplo simplista en caso de que esto no tenga sentido: si está impaciente como yo, probablemente odie cuando la persona en la fila delante de usted en la tienda de comestibles espera hasta que el inspector haya terminado de marcar el total antes de insertar su tarjeta de débito. En muchos registros de puntos de venta en los EE. UU., Uno puede insertar su tarjeta con chip y escribir su código PIN simultáneamente mientras el verificador todavía está escaneando los artículos. No es necesario esperar hasta que finalice la verificación antes de iniciar el proceso de pago. Cuando los clientes trabajan en paralelo con el verificador, terminan aproximadamente al mismo tiempo, en lugar de trabajar de forma consecutiva. El proceso de pago se mueve más rápido, al igual que las líneas (que son cada vez más largas aquí desde Covid-19). Claro, solo ahorra 10 o 20 segundos a una persona, pero con miles de personas revisando a diario, el tiempo se acumula.
Fases ETH 2.0
Entonces, ¿cómo se implementará ETH 2.0 ya que está lleno de tantas mejoras? La respuesta está en fases. Al menos tres fases para ser más precisos; Fases 0, 1 y 2. La Fase 0 se lanzará en 2020, y las Fases 1 y 2 se lanzarán en los años siguientes.
Fase 0
La Beacon Chain se implementará en esta primera fase y ejecutará el mecanismo de consenso POS que hemos estado discutiendo. La cadena de PoW original continuará ejecutándose junto con la nueva cadena de PoS para garantizar que no haya interrupciones en la continuidad de los datos.
Fase 1
Aún no hay una fecha de lanzamiento firme para la Fase 1, pero es probable que se implemente en el año siguiente al lanzamiento de Beacon Chain. La principal mejora de esta fase será la implementación de cadenas de fragmentos.
Fase 1.5
En la Fase 1.5, las dos cadenas de bloques (PoW y PoS) se fusionarán para garantizar la continuidad y una sola red Ethereum. Aunque la historia de la cadena PoW original seguirá existiendo, funcionará como cualquier otro fragmento de PoS en ETH 2.0.
Los titulares de ETH no deben temer, ya que no tendrán que someterse a ningún tipo de intercambio de tokens. Podrán usar su antiguo ETH en ETH 2.0.
Fase 2
Aunque menos definida que las fases anteriores, con PoS y fragmentación, implementadas con éxito, la Fase 2 permitirá cosas como cuentas de ether, transacciones, transferencias y retiros, y ejecución de contratos inteligentes.
Más allá de la Fase 2
ETH 2.0 se ha anticipado durante mucho tiempo y la cadena de bloques Ethereum no terminará con su evolución después de la Fase 2. Los años posteriores a la Fase 2 prometen ser más emocionantes y estar llenos de más oportunidades con seguridad.
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