Inside the blockchain developer’s mind: Proof-of-burn blockchain consensus

Cointelegraph está siguiendo el desarrollo de una cadena de bloques completamente nueva desde el inicio hasta la red principal y más allá a través de su serie, Inside the Blockchain Developer's Mind. En partes anteriores, Andrew Levine de Koinos Group discutido algunos de los desafíos el equipo se ha enfrentado desde que identificó los problemas clave que pretenden resolver y describió tres de las "crisis" que están frenando la adopción de blockchain: actualizabilidad, escalabilidad y gobernancia. Esta serie se centra en el algoritmo de consenso: La primera parte trata sobre la prueba de trabajo, la segunda parte trata sobre la prueba de participación y la tercera parte trata sobre la prueba de quemado.

En el primer artículo de la serie, exploré la prueba de trabajo (PoW), el algoritmo de consenso de OG, y expliqué cómo funciona para iniciar la descentralización, pero también por qué es ineficiente. En el segundo artículo, exploré la prueba de participación (PoS) y cómo es buena para reducir los costos operativos de una red descentralizada en relación con la prueba de trabajo, pero también por qué afianza aún más a los mineros, requiere complejos y éticamente cuestionables. condiciones de recorte y no evita los "ataques de intercambio".

En este artículo, explicaré el tercer algoritmo de consenso que se propuso aproximadamente un año después de la prueba de participación pero, por razones que deberían quedar claras, nunca se implementó como un algoritmo de consenso en una cadena de bloques de propósito general. Al menos, no hasta ahora.

Prueba de trabajo

Como expliqué en el primer artículo, desde la perspectiva de la teoría del juego, las cadenas de bloques son un juego en el que los jugadores compiten para validar las transacciones agrupándolas en bloques que coinciden con los bloques de transacciones que están creando otros jugadores. Bitcoin (BTC) funciona asignando más peso a los bloques producidos por personas que probablemente han sacrificado más capital que "prueban" a través del "trabajo".

Dado que estas personas ya han gastado su dinero para adquirir hardware y ejecutarlo para producir bloques, su castigo es fácil porque ya han sido castigados. Sin embargo, la prueba de participación opera de una manera fundamentalmente diferente que tiene importantes consecuencias teóricas del juego.

Prueba de participación

En lugar de obligar a los productores de bloques a sacrificar capital para adquirir y ejecutar hardware con el fin de obtener la capacidad de ganar recompensas en bloque, en la prueba de participación, los poseedores de tokens solo necesitan sacrificar la liquidez de su capital para ganar recompensas en bloque. El problema es que disminuye la seguridad de la red porque el atacante solo necesita adquirir el 51% de la moneda base de la plataforma y apostarla para tomar el control de la red.

Para frustrar este ataque, los sistemas PoS deben implementar sistemas complicados diseñados para "recortar" las recompensas de bloqueo de las cuentas de usuario, lo que se suma a la sobrecarga computacional de la red, genera preocupaciones éticas legítimas y solo funcionan si el atacante no logra adquirir el 51% del suministro de fichas. La implementación de estas condiciones de recorte no es en absoluto trivial, razón por la cual tantos proyectos de prueba de participación como Solana, según su propia admisión, se lanzaron con soluciones centralizadas, y por qué tantos otros proyectos como Ethereum 2.0 (Eth2) se están implementando. tardando tanto en implementar PoS. La solución típica es otorgar a una fundación una participación lo suficientemente grande como para que sea la única que tenga el poder de determinar quién es un actor malintencionado y recortar sus recompensas.

Esto es especialmente problemático en un mundo con intercambios centralizados que cuentan con participación de custodia, lo que significa que puede tener el control de más del 51% de un suministro de tokens determinado sin haber incurrido en ningún riesgo, lo que hace que el costo de un ataque sea mínimo. De hecho, esto ya ha sucedido en la historia reciente en una de las cadenas de bloques más utilizadas del mundo, en un momento valorada en casi $ 2 mil millones: Steem.

Relacionado: Prueba de participación frente a prueba de trabajo: explicación de las diferencias

Consenso del Santo Grial

Como dije al final de mi último artículo, lo que discutiremos en este artículo es la pregunta hipotética de si existe una solución “lo mejor de ambos mundos” que ofrece la descentralización y la seguridad de la prueba de trabajo. con la eficacia de la prueba de participación. Hoy, nos complace anunciar el lanzamiento de nuestro informe técnico sobre prueba de quemado. En ese documento técnico, argumentamos que la prueba de quemado es exactamente la mejor solución de ambos mundos.

Iain Stewart propuso la prueba de quemado en 2012, un año después de la prueba de participación, como un experimento mental diseñado para contrastar las diferencias entre la prueba de trabajo y la prueba de participación. Creemos que, sin saberlo, descubrió el "santo grial" de los algoritmos de consenso que se perdieron en las arenas del tiempo debido en gran parte a accidentes históricos. Como Iain Stewart señalado:

“Pensé que sería interesante inventar una tarea que sea absoluta, desnuda e inequívocamente un ejemplo del contraste entre los dos puntos de vista. Y sí, hay uno: ¡quemar la moneda! ”

El ataque de intercambio

Como ex equipo de desarrollo central detrás de la cadena de bloques Steem, tenemos una experiencia íntima con los ataques de intercambio. Esta es la razón por la que mitigar este vector de ataque fue de suma importancia e inspiró al arquitecto de blockchain Steve Gerbino a explorar algoritmos de consenso alternativos en busca de una solución que aún nos brinde el rendimiento y la eficiencia necesarios para una computadora mundial de alto rendimiento, todo mientras mitiga este importante vector de ataque.

La prueba de grabación como algoritmo de consenso es notablemente simple y su valor único es fácil de entender. Como prueba de trabajo, requiere que el costo de atacar la red se pague "por adelantado". Al igual que la prueba de participación, no es necesario comprar ni ejecutar hardware real aparte del hardware necesario para producir bloques. Como prueba de trabajo, el ataque de intercambio se frustra porque el productor de bloques ya perdió su dinero, ya que simplemente están tratando de recuperarlo manteniendo un libro de contabilidad correcto.

Para montar un ataque del 51%, el actor malintencionado no solo necesita adquirir el 51% del suministro de tokens, sino que necesita deshacerse de él de manera comprobable adquiriendo virtual hardware de minería. La única forma de recuperar esa pérdida es produciendo bloques en la cadena que finalmente gana. Es una solución notablemente simple y elegante al problema. No hay necesidad de condiciones de tala porque el productor de bloques efectivamente recortó su propia participación desde el principio.

Prueba de quemado

Iain Stewart propuso la prueba de quemado para Bitcoin un año antes de que incluso se concibiera una cadena de bloques de propósito general por Vitalik Buterin. Quizás es por eso que la gente ha tardado tanto en darse cuenta de que estas dos cosas funcionan juntas increíblemente bien. Las cadenas de bloques de uso general otorgan una gran importancia a la eficiencia al tiempo que permiten diseños económicos de tokens sin límites máximos de suministro, un requisito para las implementaciones de prueba de quemado. Parte del problema también podría haber sido que varios conceptos innovadores como tokens no fungibles (NFT) y creadores de mercado, y soluciones como los contratos inteligentes actualizables son extremadamente beneficiosos para la implementación y solo surgieron después de la propuesta.

Mineros NFT

Hacer un seguimiento de qué cuentas han quemado qué cantidades y cuándo se han quemado puede ser una tarea computacionalmente exigente y este aumento de carga en la red podría ser una de las razones por las que la gente ha evitado esta implementación.

Por suerte, tokens no fungibles nos brindan una primitiva poderosa que el sistema puede usar para realizar un seguimiento eficiente de toda esta información con el fin de distribuir recompensas en bloque a productores de bloques válidos. El resultado final es un NFT que funciona efectivamente como un minero virtual, pero también uno que se puede personalizar de manera infinita y precisa.

Los desarrolladores de Blockchain pueden regular con precisión la accesibilidad de sus plataformas en función de cómo fijan el precio de sus NFT mineras. Poner un precio alto a los mineros sería como requerir la compra de ASIC (máquinas mineras) para participar en la producción de bloques. Poner un precio bajo a los mineros sería como permitir que cualquiera extraiga hardware básico. Pero, la mejor parte es que no se requiere hardware real de ninguna manera.

Dado que Koinos tiene que ver con la accesibilidad, es probable que los NFT mineros tengan un precio bajo, que es efectivamente como tener el mejor algoritmo posible resistente a GPU y ASIC. Pero, esto plantea la pregunta: "¿Qué pasa si eliges el número incorrecto?" Esto destaca la importancia de la capacidad de actualización modular. En Koinos, toda la lógica empresarial se implementa como módulos de contrato inteligente que se pueden actualizar individualmente sin un hard fork. Esto significa que si, por ejemplo, el precio de KOIN se disparara al grado en que el costo fijo de los mineros ya no fuera lo suficientemente accesible, la gobernanza podría simplemente votar para reducir ese costo y el número se actualizaría en el momento en que hubiera un consenso. .

Resistencia a la centralización

Arreglar el costo de los NFT mineros es como construir el algoritmo más resistente a GPU y ASIC posible porque nadie puede obtener una ventaja adquiriendo hardware especializado. Mejor aún, hace que los NFT mineros sean más uniformes y, por lo tanto, más fáciles de vender (más fungibles) en un intercambio descentralizado, lo que significa que los productores de bloques están asumiendo menos riesgos porque siempre pueden liquidar a sus mineros.

El poder de la prueba de quemado proviene en última instancia del hecho de que estamos internalizando el hardware de minería en el sistema. Es hardware virtual, lo que significa que es infinitamente personalizable por los diseñadores del sistema para maximizar el rendimiento de la red. Una consecuencia de esto es que el sistema puede diseñarse para garantizar que el minero recupere su quema más algunos tokens adicionales, una garantía que no pueden ofrecer los sistemas de prueba de trabajo.

Esta personalización también nos permite mitigar los ataques del 51% al diseñar el sistema de modo que a medida que aumenta la demanda de mineros, el período de recuperación se extiende.

Ahora, imagine que alguien (como un intercambio) quiere hacerse cargo de la producción de bloques. Primero, necesitarían quemar más fichas que todos los demás juntos. Incluso entonces, no habrán obtenido nada por ello. Deberán comenzar a producir bloques en la cadena ganadora para comenzar a recuperar sus recompensas. Durante ese tiempo, otros participantes de la red podrían ver lo que está sucediendo y responder en consecuencia. Si sienten que el actor está intentando tomar el control de la gobernanza, simplemente pueden comprar más mineros, haciendo retroceder la ventana de recuperación del actor malicioso hasta que "se pongan en fila".

Economía de fichas

La prueba de combustión también tiene propiedades económicas interesantes que la separan tanto de PoW como de PoS. Por ejemplo, si tuvieras que fijar la tasa de creación de nuevas fichas (también conocida como "inflación"), entonces, en cierto punto, si demasiadas personas participaran en la producción de bloques, entonces la economía de fichas se volvería deflacionaria porque las recompensas serían retrocediendo más rápido de lo que se estaban creando nuevos tokens. Esto podría proporcionar beneficios de rendimiento a la red, si fuera necesario.

Muchas personas que producen bloques pueden afectar negativamente a la latencia. Este componente deflacionario serviría para desincentivar dinámicamente la producción excesiva de bloques, al mismo tiempo que proporcionaría al ecosistema una importante palanca económica, o deflación.

Mi objetivo con esta serie era brindar al lector una comprensión increíblemente profunda del tema de los algoritmos de consenso de una manera que aún fuera accesible y, con suerte, interesante. Hemos cubierto el arco histórico de los principales algoritmos de consenso y lo que creo que es la próxima evolución: prueba de quemado. Espero que ahora esté equipado para evaluar por sí mismo diferentes implementaciones de consenso y llegar a sus propias conclusiones sobre lo que es innovador y lo que no.

Los puntos de vista, pensamientos y opiniones expresados ​​aquí son solo del autor y no reflejan ni representan necesariamente los puntos de vista y opiniones de Cointelegraph.