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lunes, enero 24, 2022

¿Qué es el protocolo Ethereum Casper? Curso intensivo

En esta guía, le presentamos la guía definitiva de ethereum Casper y cómo cambiará Ethereum para siempre.

Si está interesado en Ethereum o Cryptocurrency en general, debe conocer los términos prueba de participación y ethereum Casper. No hay forma de escapar de estos términos, están en todas partes. (Si no es así y desea obtener más información en mayor detalle, consulte nuestros cursos). Ahora que hay tantos datos disponibles, cualquier persona interesada en el tema puede pasar por “parálisis a través del análisis”.

¿Qué es el protocolo ethereum Casper? Curso intensivo

¿Qué es prueba de trabajo?

La mayoría de las criptomonedas, incluido Bitcoin, se ejecutan en “prueba de trabajo”. La prueba de trabajo como proceso tiene los siguientes pasos:

  • Los mineros resuelven acertijos criptográficos para “extraer” un bloque y agregarlo a la cadena de bloques.
  • Este proceso requiere una inmensa cantidad de energía y uso computacional. Los rompecabezas se han diseñado de una manera que dificulta y agota el sistema.
  • Cuando un minero resuelve el rompecabezas, presenta su bloque a la red para su verificación.
  • Verificar si el bloque pertenece a la cadena o no es un proceso extremadamente sencillo.

Eso, en esencia, es el sistema de prueba de trabajo. Resolver el acertijo es difícil, pero comprobar si la solución es realmente correcta o no es fácil. Este es el sistema que Bitcoin y ethereum (hasta ahora) han estado usando. Sin embargo, existen algunas fallas fundamentales en el sistema.

El problema con la prueba de trabajo.

Resulta que hay bastantes problemas con la prueba de trabajo.

  • En primer lugar, la prueba de trabajo es un proceso extremadamente ineficiente debido a la gran cantidad de potencia y energía que consume.
  • Las personas y organizaciones que pueden permitirse ASIC más rápidos y potentes suelen tener más posibilidades de minar que las demás.
  • Como resultado de esto, bitcoin no está tan descentralizado como quisiera. Revisemos el gráfico de distribución de hashrate:

Como puede ver, ¡~ 65% del hashrate se divide solo entre cinco grupos de minería!

En teoría, estos grandes grupos de minería pueden simplemente unirse entre sí y lanzar un 51% en la red bitcoin.

Entonces, para resolver estos problemas, ethereum buscó la prueba de participación como una solución.

¿Qué es la prueba de participación?

La prueba de participación hará que todo el proceso de minería sea virtual y reemplazará a los mineros con validadores.

Así es como funcionará el proceso:

  • Los validadores tendrán que bloquear algunas de sus monedas como apuesta.
  • Después de eso, comenzarán a validar los bloques. Es decir, cuando descubren un bloque que creen que se puede agregar a la cadena, lo validarán apostando en él.
  • Si se agrega el bloque, los validadores obtendrán una recompensa proporcional a sus apuestas.

Los desarrolladores de Ethereum siempre planearon eventualmente pasar a la prueba de participación, ese fue siempre su plan. Sin embargo, antes de que pudieran hacerlo, tuvieron que abordar una de las mayores fallas de la prueba de participación (POS).

Considere este escenario por un momento:

Supongamos que tenemos una situación como la anterior. Hay una cadena azul principal y una cadena roja que se ramifica de la principal misma. ¿Qué hay para evitar que un minero malintencionado extraiga los bloques rojos y fuerce una bifurcación?

En un sistema de prueba de trabajo (POW), este riesgo puede mitigarse.

Supongamos que la minera maliciosa Alice quiere minar en la cadena roja. Incluso si le dedica todo su poder de hachís, no conseguirá que ningún otro minero se una a ella en la nueva cadena. Todos los demás seguirán extrayendo en la cadena azul, porque es más rentable y sin riesgos explotar en la cadena más larga.

Ahora, recuerde, POW es extremadamente costoso en términos de recursos. No tiene sentido que un minero desperdicie tantos recursos en un bloque que, de todos modos, será rechazado por la red. Por lo tanto, se evitan las divisiones de cadena en un sistema de prueba de trabajo debido a la cantidad de dinero que el atacante tendrá que desperdiciar.

Sin embargo, las cosas se ven un poco diferentes cuando trae POS. Si es un validador, simplemente puede poner su dinero tanto en la cadena roja como en la cadena azul sin temor a repercusiones. Pase lo que pase, siempre ganarás y no tendrás nada que perder, a pesar de lo maliciosas que sean tus acciones.

Esto se llama el problema de “Nada en juego”, y esto es algo que ethereum tuvo que abordar. Necesitaban un protocolo que pudiera implementar POS y mitigar el problema de “Nada en juego”.

Entra Etheruem Casper

Casper es el protocolo POS con el que ethereum ha elegido ir. Si bien ha habido todo un equipo ocupado en crearlo, a menudo se le atribuye a Vlad Zamfir el “Rostro de Casper”.

Entonces, ¿en qué se diferencia Casper de otros protocolos de prueba de participación?

Casper ha implementado un proceso mediante el cual pueden castigar a todos los elementos maliciosos. Así es como funcionaría POS bajo Casper:

  • Los validadores apuestan una parte de sus Ethers como apuesta.
  • Después de eso, comenzarán a validar los bloques. Es decir, cuando descubren un bloque que creen que se puede agregar a la cadena, lo validarán apostando en él.
  • Si se agrega el bloque, los validadores obtendrán una recompensa proporcional a sus apuestas.
  • Sin embargo, si un validador actúa de manera maliciosa e intenta hacer “nada en juego”, será reprendido de inmediato y todas sus apuestas serán recortadas.

Como puede ver, Casper está diseñado para funcionar en un sistema sin confianza y ser más tolerante a fallas bizantinas.

Cualquiera que actúe de manera maliciosa / bizantina será castigado de inmediato con una tajada de su estaca. Aquí es donde se diferencia de la mayoría de los otros protocolos POS. Los elementos maliciosos tienen algo que perder, por lo que es imposible que no haya nada en juego.

Este no es el único lugar donde Casper castiga a los validadores.

Como señalan Hudson James y Joris Bontje en sus respuestas en “StackExchange”, Casper diseña incentivos más duros para garantizar la seguridad de la red, incluido castigar a los mineros que se desconectan, involuntariamente o no.

Esto significa que los validadores deberán tener cuidado con el tiempo de actividad de su nodo. El descuido o la pereza les hará perder su apuesta. Esta propiedad reduce la censura de las transacciones y la disponibilidad general. Junto con todo eso, la propiedad de “corte” también le da a Casper una ventaja distintiva sobre los protocolos estándar de prueba de trabajo.

Traigamos de nuevo nuestro diagrama de cadena:

En un protocolo de prueba de trabajo, no importa si un minero extrajo la cadena azul o la cadena roja. Tanto el minero honesto como el malicioso habrían gastado la misma cantidad de recursos.

En Casper, sin embargo, si un validador honesto mina en la cadena azul, entonces obtendría una recompensa proporcional a su apuesta, sin embargo, un minero malicioso obtendrá su apuesta cortada por apostar en la cadena roja.

ethereum Casper contra Ethereum Casper?

Cortesía de imagen: Medio

Casper no es un proyecto específico. Es una fusión de dos proyectos de investigación que actualmente está llevando a cabo el equipo de desarrollo de ethereum. Los dos proyectos son:

  • Casper, el gadget de finalización amistoso (FFG)
  • Casper el FANTASMA amistoso: Correcto por construcción (CBC)

Casper FFG

Casper FFG, también conocido como Casper de Vitalik, es un mecanismo de consenso híbrido de POW / POS. Esta es la versión de Casper que se implementará primero. Esto está básicamente diseñado para facilitar la transición a la prueba de participación. La forma en que está diseñado es que hay un protocolo de prueba de participación superpuesto al protocolo de prueba de trabajo normal de ethash. Entonces, aunque los bloques todavía se extraerán a través de POW, cada bloque 50 será un punto de control de POS donde una red de validadores evalúa la finalidad.

Entonces, ¿qué es la finalidad?

La finalidad, en términos muy laxos, significa que una vez que se ha realizado una operación en particular, quedará grabada para siempre en la historia y nada puede revertir esa operación. Esto es particularmente importante en los campos relacionados con las finanzas. Imagine que Alice posee una cantidad particular de un activo en una empresa. Solo por algún problema técnico en los procesos de la empresa, no debería tener que revertir la propiedad de ese activo.

Algunas personas dicen que la prueba de trabajo es la única forma en que se puede lograr la finalidad en la cadena de bloques. Sin embargo, eso no es necesariamente cierto. La verdad es mucho más compleja que eso.

Como señala Vitalik Buterin, ningún sistema en el mundo ofrece una finalidad del 100%. Es posible piratear un sistema, o irrumpir físicamente en un registro y alterar los números para cambiar la hoja de marca de uno. Ese es un gran problema con las instituciones centralizadas. Sin embargo, los sistemas descentralizados también se han enfrentado al mismo problema.

De hecho, bitcoin, el modelo del mecanismo de prueba de trabajo, se ha enfrentado a problemas de finalidad al menos tres veces. En un caso, la cadena tuvo que bifurcarse debido a un error que existía en una versión del software y no en otra. Esto llevó a una división en la comunidad donde una parte se negó a aceptar una cadena que fue aceptada por la otra mitad. Esta división se resolvió en 6 horas.

Entonces, la pregunta es, ¿cómo proporciona Casper FFG la finalidad? Según Vitalik, se garantiza que Casper proporcionará una finalidad más sólida que la prueba de trabajo por tres razones:

  • Finalidad económica total. 2/3 de los validadores hacen el máximo de apuestas impares para finalizar los bloqueos. Debido a esto, hay muy pocos incentivos para que se confaden y ataquen la red, ya que están poniendo en peligro sus propios depósitos si lo hacen. Vlad Zamfir lo expresó mejor cuando dijo: “Imagina una versión de la prueba de trabajo en la que si participas en un ataque del 51%, tu hardware de minería se quema”.
  • Imagina que toda la red está formada por tres personas: Alice, Bob y Charlie. Supongamos que Alice y Bob están colocando sus apuestas detrás de una afirmación y Bob y Charlie están colocando sus apuestas detrás de una afirmación contradictoria. Pase lo que pase, Alice o Charlie pueden perder una cantidad significativa de dinero, por lo que, como puede ver, los validadores no tienen ningún incentivo para coludirse y actuar de manera maliciosa porque siempre corren el riesgo de perder mucho dinero.
  • Sin embargo, si se produce una doble finalidad, también existe un plan de contingencia para ello. Si se produce una doble finalidad, los usuarios pueden elegir a qué cadena quieren ir. Cualquier cadena que obtenga la mayoría de votos se convierte en la cadena dominante. Entonces, básicamente, la doble finalidad en Casper terminaría en una bifurcación dura en lugar de una reversión.

Casper CBC

Casper CBC, también conocido como Vlad’s Casper, usa el protocolo correcto por construcción (CBC). Entonces, ¿qué es el protocolo CBC? (La mayoría de los datos tomados de la presentación edcon de Vlad Zamfir y el artículo “Ethererum Casper 101” de Jon Choi).

Así es como se ve un diseño de protocolo normal:

  • Especifica formalmente el protocolo.
  • Definir las propiedades que debe satisfacer el protocolo.
  • Demuestre que el protocolo satisface las propiedades dadas.
  • Así es como se ve un protocolo CBC:

Especificas formal pero parcialmente el protocolo.

  • Defina las propiedades que debe especificar el protocolo.
  • Derive el protocolo de manera que satisfaga todas las propiedades que se indicó especificar.

En términos sencillos, estás derivando el protocolo de forma dinámica. Una de las formas de derivar el protocolo completo es implementar un oráculo de seguridad estimado llamado “adversario ideal” que realiza una de las siguientes acciones:

  • Plantea excepciones de una falta de una estimación justificada.
  • Enumera cualquier falla futura que pueda ocurrir.

Entonces, lo que este adversario ideal va a hacer es afinar y perfeccionar constantemente el protocolo parcialmente construido hasta que esté completo.

Como se puede ver, el equipo de desarrollo de ethereum ha estado trabajando arduamente con estos dos proyectos de Casper. Obviamente, esta no será la versión final, pero sea lo que sea, estará muy influenciada por los Caspers de Vlad y Vitalik. Como se ha dicho, Casper de Vitalik se implementará primero para facilitar la transición de POS a POW. El Casper de Vlad, por otro lado, obtendrá una prueba de seguridad mediante la utilización de un adversario ideal.

¿Por qué necesitamos ethereum Casper?

Existen varias ventajas de implementar la prueba de participación. Todos se pueden enumerar ampliamente entre las siguientes categorías. (Gran agradecimiento a Jon Choi y su artículo).

  • Ayuda a lograr la descentralización.
  • Eficiencia energética.
  • Seguridad economica.
  • Escalada.
  • Transición a POS.

Lograr la descentralización

Como hemos visto anteriormente, los protocolos POW ya no son realmente compatibles con la descentralización. Veamos nuevamente la tabla de distribución de hashrate para bitcoin:

Como puede ver, la mayor parte del hashrate se concentra en algunos grupos específicos, y esto significa que pase lo que pase, siempre tendrán más posibilidades de extraer bloques y obtener recompensas que cualquier otra persona.

Debido a que pueden obtener más dinero, pueden, por lo tanto, permitirse ASIC mejores y más rápidos. Esto básicamente significa que, pase lo que pase, los grandes grupos de minería siempre tendrán una ventaja sobre los individuos y los grupos más pequeños. En otras palabras, los ricos siempre se harán más ricos.

La prueba de participación hace que esto sea completamente irrelevante al hacer que la minería sea completamente virtual. Sin embargo, esa no es la única forma en que POS mitiga los efectos de la centralización. Para entender eso, primero necesitamos saber qué significa “Economías de escala”. (Gracias al canal de youtube de ACDCLeadership por los datos).

Cuando se trata de producción, hay dos tipos:

  • Producción de corto plazo.
  • Producción a largo plazo.

En la producción a corto plazo, al menos los recursos de entrada son fijos. Considere una pizzería pequeña que solo tiene un horno. No importa si tienen que producir 1 pizza de 25, solo hay un horno que pueden usar para crear esas pizzas.

En una producción a largo plazo, todos los recursos son variables, y aquí es donde entran las economías de escala.

Entonces, en una producción a largo plazo donde la cantidad de recursos de entrada es variable, ¿qué sucede si duplica la entrada? Solo hay tres resultados para este escenario en particular. A esto lo llamamos “rendimientos a escala”

  • La producción más del doble. Lo que significa que hay un rendimiento creciente a escala.
  • La producción se duplica. Lo que significa que hay un retorno fijo a escala.
  • La salida no se duplica. Lo que significa que hay rendimientos decrecientes a escala.

A continuación, se muestra una representación gráfica de economías de escala.

Qué está pasando aquí?
Cuando la producción aumenta de Q a Q2, el costo total de producción baja de C a C1. A esto se le llama Economías de escala, después de eso, se nivela un poco. Aquí es donde obtiene rendimientos constantes a escala y luego, cuando va más allá, el costo aumenta a medida que aumenta la producción más allá del segundo trimestre.

Lo que esto significa es que las grandes corporaciones pueden disminuir el costo promedio de sus productos aumentando la cantidad de sus productos. (Hasta un límite)

En cierto sentido … ¡más es menos!

Tomemos un ejemplo del mundo real de eso.

Los costos iniciales de un panadero pequeño obviamente serán menores que los de una gran empresa de panadería porque la empresa tendrá que invertir en una gran cantidad de maquinaria. Sin embargo, a largo plazo, el costo promedio de cada barra de pan será mucho menor para la empresa que para el panadero.

Ok, todo esto está bien, pero ¿cómo se aplica a los pools de minería?

Al igual que las grandes corporaciones, los grupos de minería más grandes pueden disminuir el costo de sus recursos de entrada al:

  • Amortizar un costo fijo sobre una operación mayor.
  • Tener poder de negociación operando como una entidad más grande.
  • Lo que esto significa es que un grupo de minería grande e influyente puede, dólar por dólar, generar más tasa de hash que otro grupo, incluso si gastan la misma cantidad de dinero.

Este problema se mitiga completamente en la prueba de participación por una simple razón. En POS inviertes una participación. No puede simplemente agruparse y hacer que su apuesta sea más valiosa dólar por dólar. Al final del día, 1 dólar = 1 dólar. Las economías de escala no funcionan aquí.

Eficiencia energética

El mayor problema de la prueba de trabajo es el desperdicio de energía. La peor parte es que se trata de un despilfarro de energía en aras del despilfarro de energía. Bitcoin, en particular, es voraz en su apetito por la energía. Mira esto:

¿Qué tal algunos números más (cortesía de Digicmonist)

Hay dos números en los que debes concentrarte.

Los costos anuales de minería global de bitcoin son $ 1,423,794,674.

Bitcoin solo consume anualmente 28,48 TWh de electricidad. ¡El país de Ecuador consumió alrededor de 21 TWh!

De hecho, comparemos el consumo de energía de bitcoin en comparación con algunos países:

¡Bitcoin consume más energía que Irlanda, Baréin y la República Eslovaca!

Ok, incluso el campo de juego.

¿Qué pasa si comparamos Bitcoin con otros sistemas de pago? Di … Visa.

¿Cómo se compara el consumo de energía de bitcoin con el de visa?

Sí … no es bueno.

Entonces, es obvio que bitcoin consume mucho poder y se gasta mucho dinero en los recursos. Sin embargo, ¿qué pasa con los costos externos? El efecto que tiene esta cantidad de consumo de energía en el medio ambiente debe ser inmenso.

Si bien no hay duda de que bitcoin y POW han realizado muchos cambios sociales positivos, al menos deberíamos ver qué puede hacer un sistema POS a gran escala y si funciona igual de bien sin consumir tanta energía.

Seguridad economica

La mayor ventaja que tiene el POS, y especialmente Casper, es su seguridad económica. Piense en esto, suponga que es un validador y tiene su propio dinero almacenado como participación en la red. Es de su interés actuar en el mejor interés de la red. ¿Por qué actuarías maliciosamente sabiendo que hay una gran parte de tu participación que puede ser cortada y tomada si lo haces?

¿Por qué atacaría una red y dañaría el valor de la moneda cuando tiene tanta moneda encerrada en ella?

Además, este “efecto de corte” elimina la posibilidad de un “ataque de campamento de generación” ya que Vitalik lo acuña:

Los ataques de generación se pueden prevenir en POS por el simple hecho de que un solo ataque conducirá a la reducción y eliminación de la participación invertida. Y si no tiene ninguna participación invertida, no puede participar en la validación de POS.

Escalada

La forma más obvia en que POS ayudará a la escalabilidad es habilitando la fragmentación.

Como dice Vlad Zamfir, fragmentar con POW no es imposible, pero es difícil.

¿Qué es la fragmentación?

La fragmentación es un término que se ha tomado de los sistemas de bases de datos. Veamos qué significa la fragmentación con respecto a la base de datos. Suponga que tiene una base de datos enorme y voluminosa para su sitio web. Tener una base de datos voluminosa no solo hace que la búsqueda de datos sea más lenta, sino que también dificulta su escalabilidad. Entonces, ¿qué haces en este caso?

¿Qué pasa si hace una partición horizontal en sus datos y los convierte en tablas más pequeñas y las almacena en diferentes servidores de bases de datos?

¿Al igual que?

Ahora, podría preguntarse, ¿por qué una partición horizontal y no una partición vertical? Eso se debe a la forma en que se diseñan las tablas:

Considera esto. Supongamos que esta es nuestra tabla principal:

¿Ves lo que pasa? Cuando particiona verticalmente una tabla, tienden a convertirse en dos tablas completamente diferentes.

Sin embargo, si tuviéramos que dividirlos horizontalmente:

¿Verás? Es la misma tabla / base de datos pero con menos datos. Estas bases de datos más pequeñas se conocen como fragmentos de la base de datos más grande. Cada fragmento debe ser idéntico con la misma estructura de tabla.

Entonces, ¿qué pasará si implementamos la fragmentación en un protocolo POW?

La fragmentación hará que el procesamiento sea más rápido al dividir un estado en diferentes fragmentos. Sin embargo, si usamos POW, los fragmentos más pequeños estarán en peligro de ser controlados por mineros maliciosos debido a su bajo hashrate. De hecho, esta es la razón principal por la que las cadenas de bloques POW nunca pueden implementar la fragmentación, todos y cada uno de los fragmentos pequeños se pueden asumir fácilmente.

Este riesgo se mitiga por completo en POS ya que no tiene el concepto de minería.

Transición a POS

Ahora, esto es más una discusión filosófica.

La gente, en general, no es tan buena con el cambio. Cuando se acostumbran a algo, les resulta muy difícil salir de esa zona de confort.

Esto puede ser particularmente complicado para un sistema monetario cuyo valor se basa enteramente en su valor percibido por las masas. Al momento de escribir, ethereum vale ~ mil millones.

Será increíblemente irresponsable lanzar la bomba POS sobre la gente y esperar que se adapten a los tiempos. Podría reducir la fe del público en el sistema y el valor de ethereum podría caer. Por lo tanto, es mucho más prudente tener una transición suave de POW a POS que Casper FFG planea hacer.

Entonces, ¿los “ricos se hacen más ricos”?

Una de las críticas más recurrentes al protocolo POS es que solo está enriqueciendo a los ricos. Dado que para calificar incluso como validador, debe bloquear una parte significativa de su fondo como una participación e incluso entonces, obtendrá recompensas en proporción a la cantidad que está apostando. Entonces, si tiene más dinero en el sistema, obtendrá más dinero.

Sin embargo, Jon Choi en su artículo refuta esto de la siguiente manera:

“La conclusión principal aquí debería ser que Proof of Stake es considerablemente más igualitario (es decir, da menos beneficio de tener más capital) que el algoritmo de Bitcoin basado en Proof of Work”.

La principal razón detrás de esto es la discusión sobre economías de escala que hemos tenido anteriormente. En un punto de venta, un dólar sigue siendo un dólar, y los grandes grupos no pueden salirse con la suya teniendo más hashrate por la misma cantidad de dinero invertida.

El futuro de Ethereum Casper

Recientemente, en el momento de escribir este artículo, Vitalik Buterin dijo que Casper no solo está listo para las pruebas, sino que también podría proporcionar un impulso de seguridad al probar el código entre clientes. Si bien no parece que esté listo para una adopción generalizada todavía, parece que la fecha de la primera red de prueba de Casper se acerca cada vez más.

No es una cuestión de SI la prueba de participación se va a implementar o no, es una cuestión de CUÁNDO. Se supone que ethereum Serenity es una red de prueba de participación. No es como si nunca hubiéramos visto una implementación de POS antes, Peercoin lo implementó con bastante éxito. Sin embargo, nunca antes habíamos visto la adopción del protocolo a este nivel.

Quizás, si Casper se implementa con éxito, las otras criptomonedas pueden seguir su ejemplo y hacer la transición también. Cualquiera que sea el caso, Casper ofrece muchas posibilidades atractivas.

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