Blockchain proporciona los medios para ser parte del mercado global para cualquier persona interesada. Esta participación viene con los beneficios de un alto grado de confianza, autenticidad y transparencia. [1] Es una solución que permite la interacción entre pares a través de una red descentralizada sin la necesidad de un intermediario confiable. Esto se logra a través de una base de datos local con su propio conjunto de datos replicados que hace que cada par sea capaz de notificar a otros cuando se modifican los datos y garantiza que todos los pares mantengan los mismos datos. [2]
La criptomoneda es una transacción de blockchain de un activo digital. Al contrario del sistema bancario actual, en las criptomonedas, no existe un banco central que gestione la oferta monetaria. En cambio, el control de las criptomonedas funciona a través de blockchain. [3]
En este artículo, analizamos si las criptomonedas están verdaderamente descentralizadas, con la descentralización definida como "delegar parte del poder ejercido por una agencia central a diferentes entidades". [4] Desde esta perspectiva, la descentralización está fraccionando partes del control entre varias entidades, por lo que La criptomoneda se mantiene no bajo el criterio de una entidad sino de varias. En otras palabras, las criptomonedas basan su apoyo en la confianza que la comunidad de inversionistas les brinda y se requiere el consenso de todos para tener un sistema de trabajo.
- CADENA DE BLOQUEO
Como su nombre lo indica, blockchain consiste en una serie de bloques encadenados, donde un bloque es un registro de nuevas transacciones, y la cadena es una referencia al bloque que vino inmediatamente antes. El objetivo principal del protocolo blockchain es crear una plataforma segura con las características que se describen a continuación. [5]
- Inmutable. Es complicado alterar cualquier bloque.
- Sistema distribuido. Una copia de todos los bloques se almacena con todos sus miembros.
- No hay servidor centralizado. Blockchain no depende de una autoridad central que domine el sistema, lo que mejora la seguridad.
El mayor beneficio de esta tecnología es la descentralización: la información de todos los bloques se almacena en varias computadoras en todo el mundo. En consecuencia, para cambiar los datos de un bloque existente, es necesario cambiar al menos el 51% de las copias almacenadas. Esto significa que ni una sola empresa o entidad tiene control total sobre el proceso, mejorando la seguridad.
La parte más crítica es la validación; Una vez que se verifica una operación, no es posible modificarla.
Por ejemplo, suponiendo que una compañía bancaria tenga toda su información almacenada en una sucursal en particular, un pirata informático podría concentrar todos sus esfuerzos en atacar solo esa sucursal para alterar los datos. Por otro lado, si la información bancaria se almacena en varias ubicaciones, no importa si un atacante cambia los datos en una sección, ya que está respaldada en otros lugares. El sistema bancario puede verificar todas las sucursales, y la mayoría debe contener la misma información; en otras palabras, el atacante debe alterar la misma información al menos al 51% (la mayoría) de las sucursales bancarias.
- Criptomonedas
Las criptomonedas son una aplicación de la tecnología blockchain y, por lo tanto, comparten las características principales (sistemas inmutables, distribuidos y descentralización); Además, se definen como activos digitales diseñados para ser anónimos y seguros. [4] Las criptomonedas se basan en transacciones; Una transacción es un conjunto de información que define los metadatos y los bits digitales a transferir. Una persona espera que su transacción sea encriptada y luego confirmada por varios pares, cuyas confirmaciones le dan la suficiente confianza de que no se revertirá. Cada transacción se transmite a la red para su validación. La parte más crítica es la validación; Una vez que se verifica una operación, no es posible modificarla.
Actualmente, dos procedimientos se utilizan con mayor frecuencia para verificar que todo sea correcto por consenso y para disuadir ataques: Prueba de trabajo (PoW) y Prueba de estaca (PoS). La diferencia entre ellos consiste en proporcionar un problema matemático complicado para que lo resuelva una computadora (PoW) en lugar de seleccionar un participante que posea una gran cantidad de la moneda (PoS).
La Figura 1 muestra un mapa donde las coordenadas indican dónde se encuentra una criptomoneda en un espectro que va desde monedas bien maduras (difíciles de extraer) hasta monedas más nuevas (fáciles de extraer). 6 - 8 A la izquierda, tenemos criptomonedas que usan PoW como algoritmo para validar bloques. A la derecha, tenemos criptomonedas que usan PoS. [9] En el eje vertical, utilizamos el porcentaje de monedas extraídas hasta la fecha en comparación con la capacidad máxima de monedas para esa moneda. Si esa moneda en particular no tiene una capacidad máxima, entonces se asigna solo en su tiempo de bloqueo en la parte inferior de la Figura 1. Esto puede ayudarnos a verificar la maduración de una moneda a lo largo del tiempo y, si se compara con la cantidad de monedas extraídas en un período de tiempo determinado, puede usarse como una medida de popularidad.
Figura 1.
Comparación entre las diez criptomonedas más utilizadas: tipo de algoritmo de consenso y plenitud de suministro.
Sin embargo, ¿es posible crear una plataforma totalmente distribuida? ¿Los algoritmos PoW y PoS están realmente descentralizados? ¿Cuáles son las consecuencias de una posible centralización?
- PRUEBA DE TRABAJO
En general, PoW es un enfoque para resolver un cripto rompecabezas para validar un nuevo bloque en la cadena. Dependiendo de la aplicación, el rompecabezas criptográfico puede ser diferente, pero como muchos algoritmos criptográficos, este rompecabezas utiliza una función hash como bloque de construcción. Una función hash es un procedimiento que convierte un mensaje de tamaño variable en un mensaje de tamaño fijo (valor hash), y tiene dos objetivos principales: detectar cambios intencionales o accidentales en los datos y verificar si dos mensajes son iguales. [10]
Por lo tanto, cuando se produce una nueva transacción en la cadena de bloques, todos los participantes deben autenticarla. Esto se hace resolviendo el rompecabezas criptográfico (función hash). El primero que resuelva el problema gana y comparte la solución con los otros participantes para validarlo, y si es válido (al menos el 51% de los participantes está de acuerdo), el bloque se agrega a la cadena.
Con PoW, las decisiones sobre los cambios esenciales que se implementarán dentro del sistema se pueden tomar conjuntamente. La mayoría de los votos provienen de mineros, desarrolladores y otros miembros influyentes de la comunidad, lo que impide la aparición de uno o más líderes. Sin embargo, algunos inconvenientes están relacionados con el desperdicio de energía informática y electricidad al generar continuamente suposiciones aleatorias. Además, la aparición constante de nuevas monedas puede influir negativamente en su valor.
Por lo tanto, este algoritmo tiene dos problemas centrales:
- La complejidad de la función hash es directamente proporcional a la potencia informática. En otras palabras, cuanto más complejo es el hash, se necesita más potencia informática para resolverlo. Con más potencia informática, es más rápido resolver el rompecabezas.
- Todos los participantes que no resolvieron la función hash pierden tiempo y dinero (en forma de electricidad utilizada por sus computadoras).
- La centralización y sus consecuencias.
Esta sección analiza los dos problemas principales del algoritmo PoW descritos en la sección anterior. Además, se presenta un análisis de cómo este algoritmo podría terminar centralizado.
Poder computacional
El algoritmo PoW depende de la potencia de procesamiento; Por lo tanto, es justo decir que una persona que posee una computadora con alto poder de procesamiento tiene más posibilidades de resolver el enigma criptográfico más rápido que otros. Sin embargo, algunas aplicaciones como Bitcoin (la aplicación más famosa que utiliza PoW como algoritmo) necesitan una potencia informática tan alta que es increíblemente difícil encontrarla en una sola máquina.
Una forma de medir la cantidad de potencia informática se conoce como la tasa de hash (operaciones de hash por segundo). Actualmente, la red Bitcoin requiere alrededor de 24.4 × 10 [18] hashes por segundo para funcionar. [11] Para poner esto en perspectiva, una computadora comercial es de alrededor de 30 × 10 [3] hashes por segundo.
En consecuencia, algunas empresas privadas han creado grupos de minería para tratar de resolver el problema de la potencia informática. Un grupo de minería se construye como una serie de computadoras que comparten su poder de procesamiento a través de una red; pueden dividir las recompensas (si las hay) de acuerdo con los recursos utilizados para resolver el cripto rompecabezas.
Por lo tanto, teóricamente, un grupo de minería puede ser lo suficientemente grande y poderoso como para controlar todas las transacciones (siempre resolverían el rompecabezas criptográfico antes que nadie). Lamentablemente, esto está sucediendo. La Figura 2 muestra los datos históricos de un año de los tres grupos de minería más grandes, y tienen entre el 40% y el 50% de la potencia informática necesaria en la red Bitcoin. [12]
Figura 2.
Datos históricos de un año de la potencia informática combinada de los tres principales grupos mineros.
La Figura 2 confirma cómo el algoritmo PoW tiende a centralizarse. Esta es una conclusión lógica si se requiere una tecnología cada vez más avanzada y costosa, dado que las empresas con recursos más significativos tendrán más posibilidades de superar a la competencia.
Las desventajas de la centralización se explican a continuación.
- Seguridad (rendimiento). Según la Figura 2 , solo es necesario enfocar un ataque malicioso en algunas empresas (los grupos más grandes). Además, si se atacan los tres grupos de minería más grandes, casi el 45% de la potencia de procesamiento requerida para la red de Bitcoin está en riesgo; por lo tanto, es probable que un ataque provoque una falla en la red.
- Seguridad (transacción). Si una empresa puede controlar la mayoría del poder minero (51%), tendría la capacidad de revertir nuevas transacciones.
- Billetera de seguridad. Con PoW, es posible tener billeteras privadas. Sin embargo, a los usuarios les resulta engorroso mantener las billeteras locales y no desean descargar toda la cadena de bloques durante la instalación del cliente. Prefieren usar los servicios de proveedores de billeteras, que almacenan billeteras en línea, independientemente de cómo se realice la minería. [13]
- Matrícula. Si solo unas pocas empresas pueden ofrecer el servicio de minería, pueden incluir tarifas por la transacción, ya que no hay competencia.
- Disponibilidad: si uno de los grupos de minería está inactivo, el servicio se interrumpe.
Es importante mencionar que incluso un grupo con el 51% de la potencia minera no tiene control total sobre la cadena. Actualmente, es muy complicado cambiar los bloques anteriores: cuanto más antiguas sean las transacciones, más difícil será reemplazarlas. Sin embargo, es posible cambiar nuevos bloques para invertir transacciones. La probabilidad de ataque en muchos grupos de minería podría ser baja porque los atacantes pueden intentar redirigir las capacidades de minería a un grupo de la competencia. Sin embargo, existe el hecho de que un atacante que tiene una potencia de procesamiento equivalente al 10% de la cadena de bloques tiene un 50% de posibilidades de realizar un ataque exitoso al retrasar la comunicación entre varios subgrupos durante al menos 20 minutos. [14]
Además, hay otro problema con el algoritmo PoW que afecta a todos, incluso a aquellos que no usan blockchain o criptomonedas: el consumo de energía.
Consumo de energía
Una consecuencia del absurdo poder de procesamiento requerido para la minería de Bitcoin es el consumo de energía. Con más potencia de procesamiento, los mineros necesitan más energía. De acuerdo con Tosh et al. , el consumo anual estimado de electricidad de Bitcoin es de 15.77 TW, que es el 0.08% del consumo mundial de electricidad. [15]
La Figura 3 muestra la distribución mundial de la tasa de hash. China es el país donde se encuentran la mayoría de las piscinas mineras y, como resultado, el poder de la tasa de hash está centralizado allí.
Figura 3.
Distribución de energía de la tasa de hash por país.
La centralización del consumo de energía conlleva algunas desventajas:
- Problemas sociales: debido al alto consumo, los costos de generación de energía pueden aumentar y afectar a poblaciones enteras. Además, la estabilidad de la red eléctrica también podría verse afectada.
- Contaminación (especialmente con la centralización en China): en China, el 87% de la generación total de energía es producida por combustibles fósiles. [dieciséis]
- Gobiernos: la tecnología Blockchain, especialmente las criptomonedas, no está regulada por muchos países; por lo tanto, una regulación restrictiva en un país con una alta tasa de hash afectará directamente a la red.
Para resolver los problemas presentados anteriormente, se creó un nuevo algoritmo: PoS. La siguiente sección analiza este algoritmo para darse cuenta si está realmente descentralizado.
- Prueba de estaca
Este algoritmo fue creado como una alternativa a PoW, y sus usos se centran principalmente en las criptomonedas. PoS tiene el mismo objetivo que PoW: proporcionar un consenso entre muchos actores (mineros). A diferencia de PoW, en el que la probabilidad de extraer un bloque (resolver el cripto-rompecabezas) depende del poder de procesamiento del minero, en PoS, es necesario tener una participación en la moneda para participar. Por lo general, esto demuestra la propiedad de un cierto número de unidades de criptomonedas (monedas). [17]
Por lo tanto, en PoS, el validador y creador de un nuevo bloque depende de la cantidad de monedas que posea, también definidas como apuesta (alguien que posee el 10% del total de monedas en existencia puede extraer el 10% de los bloques). [18]
El algoritmo PoS resuelve uno de los mayores problemas de PoW: el consumo de energía. Dado que no es necesario validar y crear un nuevo bloque lo más rápido posible para ganar (como PoW), los costos de hardware son mucho más bajos que los costos asociados con el sistema PoW. Sin embargo, este algoritmo tiene dos problemas principales:
- Beneficia a las personas ricas: todos con dinero tradicional pueden comprar criptomonedas; por lo tanto, cuantas más criptomonedas tenga uno, más bloques podrá extraer.
- Seguridad: la billetera (información de riqueza) de los mineros debe estar en línea para participar en la creación de nuevos bloques.
Este modelo no requiere equipo informático avanzado, los costos son más bajos y no hay presión sobre el precio.
Sin embargo, una de las desventajas de acumular monedas es que venderlas es contraproducente porque se pierde participación. Además, en lugar de usar la criptomoneda como forma de pago (lo que debería ser su propósito principal), se usa para tener más en juego. Eso significa que los usuarios que más poseen también tienen un poder más significativo para decidir sobre los cambios que se implementan en el sistema. El primero contradice el principio de que las criptomonedas no deberían tener una autoridad central.
- La centralización y sus consecuencias.
Esta sección analiza los dos problemas principales del algoritmo PoS descritos en la sección anterior.
PoS beneficia a personas ricas
Como se mencionó anteriormente, este algoritmo es ecológico, especialmente en comparación con PoW. Sin embargo, PoS también requiere recursos como hardware, electricidad y conexión a Internet; por lo tanto, también tiene costos en el mundo real (mucho menos que PoW).
Por lo tanto, las personas que poseen más monedas tienen un costo más barato que las personas con apuestas más pequeñas. Por ejemplo, supongamos que dos personas tienen computadoras idénticas, pero una persona tiene el doble de unidades de criptomonedas que la otra, entonces los costos de la minería son los mismos (mismo consumo de energía, mismo costo de hardware, etc.). Sin embargo, la persona que posee más monedas tiene el doble de posibilidades de ser seleccionada para crear un nuevo bloque. Por lo tanto, con la misma inversión en hardware, una persona gana más dinero (por cada bloque construido que el minero recompensa) que la otra, solo porque una persona previamente tenía más participación.
Por lo tanto, dado el hecho de que mientras más riqueza de criptomonedas se acumule, mayor será el margen de ganancias, cualquier inversor trataría de aumentar sus fondos de criptomonedas para obtener mejores ganancias. Entonces, una billetera criptográfica más grande crecería más rápido que una más pequeña.
Es importante tener en cuenta que la riqueza global actual de la criptomoneda es de alrededor de 300billion- t h i s n u m b e r i s fa r a w a yFr o m t h e t r a di t i o n a l gl o b a l w e a l t h t h a t i s a p p r o x i m a t e l y84 billones. [19] Sin embargo, las criptomonedas pasaron de 160millionto300 mil millones en solo un año. Con esta tasa de crecimiento, las criptomonedas se convierten en una atractiva oportunidad de inversión para las personas ricas. Según el informe anual de riqueza, el 21% de las personas ultra-ricas (multimillonarios) aumentaron sus inversiones en criptomonedas en 2017. [20] Luego, las personas con tal cantidad de dinero pueden correr más riesgos y comprar más monedas de criptomonedas.
Esto deja en claro que el algoritmo PoS se centralizaría debido a las personas con capacidad económica para comprar más. Además, si una empresa o persona posee más del 50% de las unidades de criptomonedas, es posible controlar las transacciones, ya que siempre se elegirá para crear un nuevo bloque. Esta centralización causa los mismos problemas que los explicados en la Sección "Prueba de trabajo", como la seguridad del rendimiento, la seguridad de las transacciones, las tarifas y la disponibilidad.
Seguridad PoS
La característica principal de PoS puede convertirse en su mayor debilidad porque el algoritmo elige al minero en función de la cantidad de monedas en su billetera pública. Por lo tanto, hay un algoritmo determinista. En teoría, es posible saber qué billetera se elegirá como el próximo validador; por lo tanto, un pirata informático puede centrar sus esfuerzos en atacar esta billetera, alterar el nuevo bloque, eliminar la transacción o cambiar el orden de los bloques.
Esto lleva a un ataque muy peligroso; Si los piratas informáticos pueden editar la información de un bloque, pueden modificarla de tal manera que les permita ser el nuevo validador. Luego, los atacantes pueden ganar dinero sin la necesidad de invertir en la criptomoneda.
Paradójicamente, una solución a este problema es la centralización: tener un número limitado de "jueces" de confianza que guardan una copia de los bloques que se recibieron inicialmente. Cuando reciben una versión alternativa de un bloque, indicará un problema en la cadena. Por lo tanto, unos pocos elegidos son responsables de validar todas las transacciones. Esta configuración refleja cómo funciona el sistema bancario actual. Esto proporciona una capa adicional de seguridad, pero fomenta la centralización.
- CONCLUSIÓN
Según el análisis realizado en este documento, podemos ver cómo las criptomonedas eventualmente cambian de descentralización a centralización. Inicialmente, todos comienzan a descentralizarse, pero a medida que pasa el tiempo, ambos algoritmos comienzan a favorecer a un grupo selecto. En otras palabras, en el caso de PoW, los participantes con más poder de cómputo pueden ganar más rápido y, finalmente, los problemas a resolver son tan increíblemente complejos que solo los más poderosos son capaces de mantener el ritmo. Por lo tanto, lo mismo sucede con PoS, ya que los participantes con una colección masiva de monedas de criptomonedas son seleccionados para continuar la minería.
Otro aspecto importante es la popularidad; La moneda popular atraerá más atención. Esta atención será especialmente evidente en mineros organizados con alto poder de hashing. Esto, a su vez, generará centralización. Comparativamente, una moneda más nueva con un bajo porcentaje del total de monedas extraídas atraerá a otro tipo de mineros: aquellos que son más aventureros y quieren descubrir las monedas más nuevas antes de ser famosas. El perfil de estos mineros los hace tener un poder de hash más bajo y funcionan como una fuerza más granulada, tal como esperaban los diseñadores de Bitcoin. Sin embargo, como hemos expuesto, eventualmente estas monedas caerán en el otro espectro a medida que se extraigan cada vez más bloques.
Una red diversificada de inversores considera y vota las decisiones más importantes con respecto a la dirección que tomará una criptomoneda, sin que una persona o grupo pueda controlar tales decisiones. Sin embargo, dentro del ecosistema de la criptomoneda, hay pequeños grupos centralizados que promueven la acumulación de poder minero. Con estas afirmaciones duales, la naturaleza de propagación de la descentralización se combina con la eficiencia de la centralización.
Por lo tanto, los principales algoritmos de consenso y validación (PoW y PoS) utilizados en las criptomonedas no pueden garantizar la descentralización. Por el contrario, cuanto más madura es la criptomoneda, más centralizada se vuelve. Además, es importante tener en cuenta que una criptomoneda centralizada no puede garantizar la seguridad, porque si una entidad controla la red, también toma el control de las nuevas transacciones, incluso pudiendo revertirlas. Por ahora, la promesa de tener una criptomoneda segura y descentralizada no se puede cumplir.
Escrito en agosto de 2019.