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Una guía (abreviada) de los protocolos de consenso de la cadena de bloques

Una guía (abreviada) de los protocolos de consenso de la cadena de bloques

Escuchamos un montón de hablar de cómo blockchains públicas van a cambiar el mundo, pero a la función en una escala global, un libro de contabilidad pública compartida necesita un algoritmo de consenso funcional, eficiente y seguro.

Un algoritmo de consenso, como prueba de Bitcoin del trabajo (la que oímos hablar más a menudo), hace dos cosas: asegura que el siguiente bloque en un blockchain es la única versión de la verdad, y se mantiene a poderosos adversarios de descarrilar el sistema y se bifurcan con éxito la cadena.

En las pruebas del trabajo, los mineros compiten para agregar el siguiente bloque (un conjunto de transacciones) en la cadena por las carreras de resolver un rompecabezas criptográfica extremadamente difícil. El primero en resolver el puzzle, gana la lotería. Como recompensa por sus esfuerzos, el minero recibe 12,5 bitcoins de nuevo cuño - y una pequeña tarifa de transacción.

Sin embargo, a pesar de una obra de arte en sí misma, una prueba de Bitcoin del trabajo no es del todo perfecto.

Las críticas comunes incluyen que requiere enormes cantidades de energía computacional, que no escala bien (confirmación de la transacción tarda unos 10-60 minutos) y que la mayoría de la minería está centralizada en las zonas del mundo donde la electricidad es barata.

Bitcoin creador Satoshi Nakamoto nos despertó al potencial de la blockchain, pero eso no significa que no podamos mantener la búsqueda de algoritmos de consenso de eficiencia energética más rápido, menos centralizada y más que nos lleve hacia el futuro.

Aunque no es una lista exhaustiva, los siguientes son algunos de los enfoques alternativos de ser expulsado por ahí.

Prueba de participación

La alternativa más común a prueba de trabajo es prueba de participación.

En este tipo de algoritmo de consenso, en lugar de invertir en equipos informáticos caros en una carrera para bloques de minas, un 'validador' invierte en las monedas del sistema.

Tenga en cuenta el validador plazo. Esto se debe a que no existe la creación de la moneda (la minería) en prueba de participación. En cambio, existen todas las monedas desde el primer día, y validadores (también llamados grupos de interés, debido a que tienen una participación en el sistema) se pagan estrictamente en las tasas de transacción.

En prueba de participación, su probabilidad de ser elegido para crear el siguiente bloque depende de la fracción de monedas en el sistema es el propietario (o dejar de lado para el replanteo). Un validador con 300 monedas serán tres veces más probabilidades de ser elegidos como alguien con 100 monedas.

Una vez que un validador crea un bloque, bloque que todavía tiene que ser comprometido con el blockchain. Diferentes sistemas de prueba de participación varían en la forma en que manejan esto. En Tendermint, por ejemplo, cada nodo en el sistema tiene que firmar en un bloque hasta que se alcanza un voto de la mayoría, mientras que en otros sistemas, se elige un grupo aleatorio de firmantes.

Ahora, nos encontramos con un problema. Lo que es para disuadir a un validador de la creación de dos bloques y reclamar dos conjuntos de tasas de transacción? Y lo que es para disuadir a uno de los firmantes de la firma de estos dos bloques? Esto ha sido llamado el problema 'nada-en-juego'. Un participante sin nada que perder no tiene ninguna razón para no comportarse mal.

En el floreciente campo de 'cripto-economía', ingenieros blockchain están explorando maneras de abordar este y otros problemas. Una respuesta es requerir un validador para bloquear su moneda en un tipo de bóveda virtual.

Si el validador intenta duplicar signo o tenedor del sistema, las monedas son reducidos.

Peercoin fue la primera moneda de implementar prueba de participación, seguido por blackcoin y NXT. Etereum actualmente se basa en la prueba de trabajo, pero está planeando un movimiento a prueba de participación a principios de 2018.

La prueba de la actividad

Para evitar la hiperinflación (lo que ocurre cuando demasiada cantidad de una moneda inunda el sistema) Bitcoin nunca dejará de producir 21m bitcoins. Eso significa que, en algún momento, el bloque de Bitcoin subsidio recompensa terminará y mineros bitcoin sólo recibirá las tasas de transacción.

Algunos han especulado que esto podría causar problemas de seguridad resultantes de una 'tragedia de los comunes', donde las personas actúan en su propio interés y echan a perder el sistema. Por lo tanto, la prueba de activitywas creado como una estructura de incentivos alternativa para Bitcoin. Prueba de actividad es un enfoque híbrido que combina tanto la prueba de trabajo y prueba de participación.

En la prueba de actividad, la minería se inicia de un modo tradicional de prueba de trabajo, con los mineros carreras para resolver un rompecabezas criptográfica. Dependiendo de la aplicación, los bloques extraídos no contienen ninguna transacción (que se parecen más a las plantillas), por lo que el bloque de ganar sólo contendrá un encabezado y dirección de la recompensa de los mineros.

En este punto, el sistema cambia a prueba de participación. Basado en información en la cabecera, un grupo aleatorio de validadores se elige para firmar el nuevo bloque. Los más monedas en el sistema posee un validador, es más probable que él o ella es para ser elegido. La plantilla se convierte en un bloque de pleno derecho tan pronto como todos los validadores de firmarlo.

Si algunos de los validadores seleccionados no están disponibles para completar el bloque, a continuación, se selecciona el siguiente bloque ganador, se elige un nuevo grupo de validadores, y así sucesivamente, hasta que un bloque recibe la cantidad correcta de firmas. Las tarifas se dividen entre la minera y los validadores que se firmó el bloque.

Críticas de la prueba de actividad son los mismos que para ambas pruebas del trabajo (se requiere demasiada energía a los bloques de minas) y prueba de participación (no hay nada para disuadir a un validador de doble firma).

Decred es la única moneda en este momento usando una variación de la prueba de la actividad.

Prueba de la quemadura

Con la prueba de quemadura, en lugar de invertir dinero en equipos informáticos caro, 'quemar' las monedas mediante el envío a una dirección en la que son irrecuperables. Mediante la asignación de sus monedas a tierra de nunca jamás, que gana un privilegio de por vida a la mía en el sistema basado en un proceso de selección al azar.

Dependiendo de cómo se lleva a cabo la prueba de quemadura, los mineros pueden quemar la moneda nativa o en la moneda de una cadena alternativa, como Bitcoin. Los más monedas que quema, la mejor oportunidad que tiene de ser seleccionado para la explotación del bloque siguiente.

Con el tiempo, su participación en el sistema decae, por lo que finalmente va a querer quemar más monedas para aumentar sus probabilidades de ser seleccionado en la lotería. (Este proceso de minería de Bitcoin imita, donde hay que invertir continuamente en equipamiento informático más moderno para mantener el poder de hash).

Si bien la prueba de quemadura es una alternativa interesante para las pruebas del trabajo, el protocolo sigue desperdicia recursos innecesariamente. Otra crítica es que el poder de minería va simplemente a aquellos que están dispuestos a quemar más dinero.

La única moneda que utiliza la prueba de quemadura se slimcoin, un criptomoneda basado en peercoin. Se utiliza una combinación de prueba de trabajo, prueba de participación y prueba de quemadura, pero sólo es semi-activeat este momento.

La prueba de la capacidad

Como hemos visto, la mayoría de estos protocolos alternativos emplean algún tipo de esquema de pago por juego. La prueba de la capacidad no es diferente, pero aquí 'pagar' con el espacio del disco duro. El espacio de disco duro más se tiene, mejores serán sus posibilidades de explotar el bloque siguiente y ganar el premio bloque.

Antes de la minería en un sistema de prueba de la capacidad, el algoritmo genera grandes conjuntos de datos conocidos como "parcelas, que se almacenan en el disco duro. Los más parcelas que tenga, mejores serán sus posibilidades de encontrar el siguiente bloque en la cadena.

Al invertir en terabytes de espacio en disco duro, usted se compra una mejor oportunidad para crear bloques duplicados y bifurcar el sistema. Pero con la prueba de la capacidad, aún tenemos el problema de la nada en juego para disuadir a los malos actores.

Las variaciones de la prueba de la capacidad de incluir la factura de almacenamiento y prueba de espacio. Burstcoin es la única criptomoneda utilizar un elemento de prueba de la capacidad.

Prueba de tiempo transcurrido

El fabricante de chips Intel ha llegado con su propio protocolo de consenso alternativo llamado prueba de tiempo transcurrido. Este sistema funciona de manera similar a la prueba de trabajo, pero consume mucha menos electricidad.

Además, en lugar de tener los participantes a resolver un rompecabezas de cifrado, el algoritmo utiliza un entorno de ejecución de confianza (TEE) - como SGX - para asegurarse de obtener bloques producidos de una manera lotería al azar, pero sin el trabajo requerido.

El enfoque de Intel se basa en un tiempo de espera garantizado establecido a través de la ETE. De acuerdo a Intel, el algoritmo puf-de-tiempo transcurrido escala a miles de nodos y se ejecutará de manera eficiente en cualquier procesador Intel compatible con SGX.

El único problema con este protocolo es que requiere que ponga su confianza en Intel - y no está poniendo la confianza en terceros lo que estábamos tratando de escapar de la blockchains públicas?

La prueba de WorkTechnologyProof-de-Estaca

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