Proof of Stake: ¿Qué es y cómo funciona en las criptomonedas?

Un aspecto fundamental para el funcionamiento de las redes de criptomonedas es el algoritmo de consenso. Es decir, el procedimiento mediante el cual los actores que forman parte de la red se ponen de acuerdo para decidir qué transacciones validar e incluir en cada nuevo bloque.

La prueba de participación, en inglés Proof of Stake (PoS), es un algoritmo de consenso. Lo usan redes como Ethereum (desde septiembre de 2022), BNB Chain, Polygon, Solana y Polkadot, entre otras.

A continuación, vamos a profundizar en el funcionamiento de Proof of Stake, sus pros y contras, las redes en las que se emplea y demás detalles.

Proof of Stake (PoS) es un mecanismo de consenso que se usa en redes descentralizadas para validar y asegurar transacciones que involucran criptomonedas. A diferencia de Proof of Work (PoW), que es otro algoritmo de consenso comúnmente utilizado, PoS no requiere que los participantes usen computadoras ni tarjetas gráficas potentes para resolver ecuaciones complejas.

En lugar de promover esta competencia entre mineros (como se llama a los nodos que llevan a cabo la prueba de trabajo o PoW), el algoritmo Proof of Stake elige al validador de un nuevo bloque de transacciones de manera aleatoria o, en algunos casos, en función de la cantidad de criptomonedas que el validador posee y está dispuesto a "apostar" o bloquear temporalmente como garantía. Este proceso se denomina staking.

El objetivo de utilizar PoS es mejorar la eficiencia y la escalabilidad de una red, ya que requiere menos recursos computacionales —y por tanto, consume menos energía— que la PoW.

 

Resumiendo las ideas de los párrafos anteriores, podríamos definir a la prueba de participación o Proof of Stake como un algoritmo de consenso para asegurar y validar transacciones en una red descentralizada de criptomonedas. Con este método, se selecciona al validador de un nuevo bloque de forma aleatoria, con un mecanismo predeterminado por el protocolo, o en función de la cantidad de criptomonedas que el validador está dispuesto a bloquear temporalmente como garantía.

En cualquier caso, la elección del validador se realiza sin la necesidad de resolver problemas computacionales complejos, lo que resulta más eficiente a nivel energético y una menor dependencia de poder computacional.

 

En el algoritmo Proof of Work, muchas computadoras, tarjetas gráficas y ASIC (circuitos integrados de aplicación específica) usan sus recursos para solucionar acertijos matemáticos muy complejos. Quien encuentre antes la solución, gana el derecho de minar un bloque.

Minar un bloque conlleva la acción de elegir las transacciones que se van a incluir (generalmente, las que más comisiones ofrecen) y de generar monedas nuevas (6,25 bitcoins por bloque, por ejemplo). Esa es la recompensa que obtiene el minero a cambio de su trabajo.

En cambio, Proof of Stake confía en la posesión de criptomonedas y la participación activa de los usuarios para alcanzar el consenso. En este caso, los validadores se eligen de forma aleatoria mediante una fórmula predeterminada por el protocolo y no hace falta resolver ningún acertijo. 

Cada algoritmo tiene sus ventajas y desventajas, y su elección depende de los objetivos y características específicas de cada criptomoneda y su comunidad. En la siguiente enumeración, mencionamos los principales aspectos que los diferencian.

·       Mecanismo de selección: la principal diferencia entre Proof of Stake y Proof of Work radica en cómo se seleccionan los validadores para agregar nuevos bloques a la cadena de bloques. En PoW, los mineros compiten para resolver problemas criptográficos complejos, y el primero en resolverlo tiene el derecho de agregar el siguiente bloque y recibir una recompensa. En cambio, en PoS, los validadores son elegidos de manera determinista y —a menudo— proporcional a la cantidad de criptomonedas que están dispuestos a bloquear como garantía.

·       Recompensas: en PoW, los mineros reciben recompensas en forma de criptomonedas recién creadas y tarifas de transacción. Su incentivo para seguir participando en la red es obtener estas recompensas. En PoS, los validadores son recompensados con tarifas de transacción, pero no se generan nuevas criptomonedas.

·       Seguridad: la seguridad en PoW proviene del alto costo de realizar ataques, ya que los atacantes necesitarían una gran cantidad de poder computacional para superar la red. En PoS, el incentivo para actuar honestamente radica en la posibilidad de perder la cantidad de criptomonedas bloqueadas en caso de comportamiento malicioso.

·       Eficiencia energética: PoW es criticado por su alto consumo de energía, debido a la naturaleza competitiva de la minería. En contraste, PoS requiere mucho menos poder computacional y, por lo tanto, es más eficiente energéticamente.

Finalmente, un aspecto más debatible —pero también destacable— es la escalabilidad. Las redes que usan el algoritmo PoW, como Bitcoin, han enfrentado desafíos en términos de escalabilidad. En parte, esto se debe a la intensidad computacional requerida para resolver los acertijos.

Sin embargo, desarrollos recientes han demostrado que este escollo puede solucionarse con tecnologías como las segundas capas, como Lightning Network, o cadenas paralelas, como Liquid, para seguir el ejemplo de Bitcoin.

El método PoS, al no depender del poder de cómputo para seleccionar validadores, puede ser más escalable y permitir un mayor número de transacciones por segundo. Es por eso que muchas redes que se enfocan en la velocidad de sus transacciones, como Polygon y BNB Chain, usan este algoritmo de consenso.

El algoritmo Proof of Stake tiene un funcionamiento específico que se apoya en gran medida en los validadores. Estos juegan un papel fundamental, y por supuesto, su participación se alienta a través de las recompensas que la red promueve.

El funcionamiento de las redes con PoS conlleva una ventaja fundamental que es la eficiencia. Con sus beneficios ambientales, es un punto que no puede faltar al hablar del funcionamiento de este método y sus características.

En el algoritmo de consenso Proof of Stake (PoS), los validadores juegan un papel fundamental. Los validadores, cuya denominación completa sería “nodos validadores”, son participantes que poseen y bloquean una cierta cantidad de criptomonedas como garantía para tener la oportunidad de ser seleccionados para sumar nuevos bloques a la cadena.

A medida que desempeñan esta función, llevan a cabo diversas tareas esenciales:

1.       Creación de bloques: los validadores son responsables de proponer y crear nuevos bloques que contengan un conjunto de transacciones válidas. Cuando un bloque es propuesto y aceptado, se agrega a la cadena de bloques existente, de modo que se asegura que las transacciones sean confirmadas y registradas de manera segura y transparente.

2.       Verificación de transacciones: antes de incluir las transacciones en un bloque propuesto, los validadores deben verificar la validez de cada una de ellas. Esto implica asegurarse de que cumplan con las reglas y protocolos de la red y verificar que los remitentes tengan fondos suficientes para realizarlas.

3.       Selección aleatoria: aunque los validadores bloquean una cantidad de criptomonedas como garantía, en algunas redes no todos los que apuestan obtendrán el derecho de crear un bloque. La selección de validadores se realiza de manera aleatoria, pero a menudo la probabilidad de ser seleccionado aumenta con la cantidad de criptomonedas que se ha bloqueado. En Ethereum, por ejemplo, todos los validadores deben tener en staking 32 ETH y todos tienen las mismas probabilidades de ser elegidos.

4.       Firmas digitales: para agregar un bloque a la cadena, el validador debe proporcionar una firma digital que demuestre que es el creador legítimo del bloque. Esta firma garantiza la autenticidad y la integridad del bloque y evita la manipulación maliciosa de la información.

En último lugar, cabe aclarar que, si bien los validadores reciben recompensas en forma de tarifas de transacción por el trabajo realizado, también enfrentan la posibilidad de penalizaciones si se comportan de manera maliciosa o no cumplen con las reglas de la red. Estas penalizaciones pueden incluir la pérdida parcial o total de las criptomonedas bloqueadas como garantía.

 

En redes basadas en el algoritmo de consenso Proof of Stake, los validadores tienen la oportunidad de participar activamente en la seguridad y validación de la red, a través de las acciones enumeradas en el punto anterior.

Las recompensas para los validadores por su aporte provienen de dos fuentes. La primera fuente de ingresos son las tarifas de transacción. Cada vez que un validador crea un nuevo bloque y lo agrega a la cadena, se le otorgan las tarifas de transacción asociadas con las operaciones incluidas en ese bloque.

Estas tarifas las pagan los usuarios de la red. A medida que la red procesa más transacciones, las tarifas pueden variar y, en consecuencia, afectar las recompensas de los validadores, como se ve en el gráfico a continuación.

Por otro lado están las recompensas de emisión. Aunque en PoS no hay minería como tal y no se generan nuevas criptomonedas, algunas redes pueden implementar un mecanismo de emisión controlada de nuevas monedas para recompensar a los validadores. Es el caso de Ethereum, que en la actualidad tiene una emisión cercana a los 2.000 ETH por día (aunque se queman más ETH mediante otros mecanismos, por lo que la red va camino a ser deflacionaria).

 

El algoritmo de consenso Proof of Stake se considera más eficiente que la minería con Proof of Work. La ecuación es simple: no hacen falta cientos o miles de equipos que consumen mucha energía, sino un nodo capaz de almacenar las criptomonedas en staking y una copia actualizada de la blockchain (cadena de bloques) correspondiente.

Por esa razón, PoS presenta una serie de beneficios en cuanto a su impacto ambiental y la eficiencia de sus funciones. Es que para competir eficazmente en la minería y tener la oportunidad de crear bloques se da una “carrera armamentista” de hardware, lo que aumenta la demanda de dispositivos costosos y aumenta la generación de residuos electrónicos, además de multiplicar el consumo eléctrico.

En cambio, en PoS, la selección de validadores se basa en su participación financiera, lo que reduce la necesidad de hardware costoso y promueve una mayor accesibilidad y descentralización.

Todo esto repercute en una menor emisión de gases de efecto invernadero y en un menor consumo de recursos naturales. Sobre esto último, cabe hacer la aclaración de que el uso de energías renovables para la minería de criptomonedas crece año a año, y la portabilidad de los equipos hace que sea fácil instalarlos en prácticamente cualquier parte y adaptarlos a la oferta y demanda de cada región.

 

Hasta aquí, hemos explorado el funcionamiento del algoritmo de consenso Proof of Stake en el contexto de las redes de criptomonedas, así como sus diferencias con la minería o Proof of Work y sus beneficios en cuanto a eficiencia y sustentabilidad.

En este capítulo, continuaremos este recorrido, pero ahora enfocándonos en un análisis detallado de las ventajas y desventajas que implica la adopción del algoritmo Proof of Stake.

 

Como se mencionó, la principal ventaja del Proof of Stake tiene que ver con su menor consumo energético. Gracias a eso, se vuelve un algoritmo de consenso más sostenible que la minería con Proof of Work.

Por otro lado, el Proof of Stake baja las barreras de entrada para nuevos validadores de una red. El requisito de adquirir equipos mineros que suelen ser muy caros, el staking permite sumarse como staker independiente (que sigue siendo caro, porque se necesita una inversión de 32 ETH —casi USD 60.000— en Ethereum) o bien mediante un pool de staking.

En esta última opción, muchos usuarios “agrupan” sus criptomonedas en un pool, generalmente administrado por una empresa. Lido, Binance y Rocketpool son compañías que se destacan en este rubro.

La descentralización que se habilita con este modelo es ciertamente discutible. Si bien es cierto que se puede dar una participación más inclusiva de los usuarios, también lo es que las entidades (personas, empresas, gobiernos) que depositen más fondos y los administradores de pools de staking tienen mayor participación. Lo mismo pasa con las grandes granjas de minería en el modelo Proof of Work.

Lo que sí es destacable es que Proof of Stake ofrece una distribución más equitativa de las recompensas entre los participantes de la red. En la minería de criptomonedas tradicional, con PoW, los mineros con más poder de cómputo tienden a obtener más recompensas y acumular mayor influencia, como se ve en la imagen de abajo. Esto es así porque tienen más capacidad para encontrar nuevos bloques.

En cambio, en PoS, la cantidad de recompensas se distribuye de forma aleatoria, como explica el sitio de la Fundación Ethereum. Es cierto, una misma entidad puede tener muchos validadores a la vez, pero ese ya es otro tema que escapa al funcionamiento mismo del algoritmo de consenso elegido.

Otra de las ventajas del Proof of Stake es que no se necesita de hardware costoso y especializado o de alto rendimiento. Los validadores solo deben poseer una billetera de criptomonedas y la cantidad adecuada de monedas para participar, así como una computadora con almacenamiento suficiente para guardar una copia de la cadena de bloques y sincronizarla de forma permanente.

Estos menores requisitos promueven una mayor accesibilidad e implican la generación de residuos electrónicos, entre otros beneficios comentados previamente.

 

Aunque Proof of Stake presenta los beneficios descritos en el punto anterior, también conlleva algunas desventajas y desafíos que es importante considerar.

Una de ellas es la falta de liquidez de los validadores. Esto quiere decir que las criptomonedas bloqueadas (en staking) no se pueden retirar de forma inmediata; por ejemplo, en Ethereum, el proceso de retiro de fondos puede tomar varios días. De este modo, los validadores quedan librados a la volatilidad del mercado y a cualquier otro evento sin demasiadas posibilidades de reacción.

En cambio, los mineros de Proof of Work cuentan con sus criptomonedas desde el momento mismo en el que minan el bloque y este se confirma. Desde ese instante, pueden hacer con ellas lo que deseen.

Por otro lado, existe la posibilidad de que una entidad con el poder económico suficiente compre más de la mitad de las criptomonedas en circulación para dominar la red. Esto, que se denomina “ataque del 51%”, no es tan factible en redes como Ethereum o BNB Chain, ya que se necesitaría una enorme cantidad de dinero para hacerlo, pero sí es una posibilidad en redes más pequeñas, con una criptomoneda de menor valor.

Finalmente, está el peligro de centralización. Si una entidad, ya sea una empresa multimillonaria o un pool de minería, controla un número demasiado amplio de validadores, la red se vuelve menos resistente a la censura. Así, cualquier restricción gubernamental que aplique en los países donde estas compañías están registradas podría afectar a las transacciones que se aceptan y a las que no, como pasó en Ethereum en 2022.

Aunque todas derivan de bitcoin, la criptomoneda original que luego abrió la puerta a todas las demás, cada una se enfoca en diferentes aspectos. Sus objetivos pueden ir desde ser interoperables entre muchas aplicaciones, como la red de Ethereum y su criptomoneda ETH, a ser veloces y permitir transacciones baratas, como BNB Chain o Polygon.

Fuente: https://coinmarketcap.com/

Con base en sus prioridades, los desarrolladores de criptomonedas y sus redes escogen un algoritmo de consenso que se amolde a lo que necesitan. Estos son los principales casos de criptomonedas que usan Proof of Stake.

 

Según el rastreador de mercado CoinMarketCap, existen más de 1,8 millones de criptomonedas. Desde luego, son muchas las que usan Proof of Stake, ya que se trata de uno de los algoritmos de consenso más aceptados y reconocidos por sus múltiples ventajas.

A continuación, vamos a describir los seis proyectos de criptomonedas con más capitalización de mercado (es decir, las más valiosas), desglosando a la vez sus principales características.

1.       Ether (ETH): esta es una de las criptomonedas más grandes y reconocidas, y desde 2022 utiliza Proof of Stake como mecanismo de consenso, buscando principalmente ser más eficiente en cuanto a recursos. Se enfoca en la escalabilidad y en permitir la construcción de un ecosistema de aplicaciones descentralizadas interoperables que usen a ETH como “combustible” para pagar comisiones y para transacciones en general.

2.       BNB: antes llamada Binance Coin, es la criptomoneda nativa de la red que supo ser respaldad por el exchange Binance, y que hoy cuenta con gobernanza propia. BNB utiliza PoS como su algoritmo de consenso para la validación de bloques, pero lo combina con otro llamado Proof of Authority. Así, le da “privilegios” a los 21 validadores con más BNB en staking, quienes son los encargados de proponer y validar nuevos bloques en la red.

3.       Cardano (ADA): Cardano es una criptomoneda cuyo protocolo, Ouroboros, permite que los poseedores de ADA participen como validadores y deleguen sus fondos para asegurar la red y obtener recompensas. Cumplen un rol fundamental aquí los pools de staking, descritos como “nodos de servidores confiables administrados por un operador (…) en los que los titulares de ADA pueden delegar su participación”. Los grupos de participación buscan para garantizar que todos puedan participar en el protocolo, independientemente de la experiencia técnica o la disponibilidad para mantener un nodo en funcionamiento.

4.       4. Solana (SOL): Solana es una plataforma de cadena de bloques de alto rendimiento que emplea una versión de PoS llamada Proof of History (PoH), una especie de reloj criptográfico que optimiza el registro de información en la cadena de bloques. Su enfoque persigue la idea de lograr una confirmación rápida de transacciones y una mayor capacidad para procesar una gran cantidad de operaciones en paralelo.

5.       Tron (TRX): Tron utiliza el algoritmo de consenso Delegated Proof of Stake, en el que los usuarios pueden delegar sus criptomonedas a los validadores que elijan; a cambio, reciben recompensas. Con su criptomoneda TRX, Tron se enfoca en formar un ecosistema útil para el día a día, basado en la escalabilidad y adaptabilidad de sus aplicaciones.

6.       Polygon (MATIC): Polygon, anteriormente conocida como Matic Network, es una solución de escalabilidad para Ethereum, pero cuenta con una red propia, la cual utiliza PoS como su algoritmo de consenso. Polygon permite transacciones más rápidas y menos costosas que muchas redes, e incluso ha logrado la compatibilidad con contratos inteligentes de Ethereum mediante desarrollos como Polygon zkEVM, una solución de escalabilidad lanzada en octubre de 2023.

 

Las criptomonedas como Ethereum, BNB, Cardano, Solana, Tron y Polygon, entre muchísimas otras, se benefician de las ventajas de Proof of Stake en términos de eficiencia energética, escalabilidad, seguridad y sostenibilidad ambiental.

Al adoptar PoS, estas redes reducen drásticamente el consumo de energía en comparación con el algoritmo Proof of Work. Esta característica permite que estas criptomonedas operen de manera más eficiente desde el punto de vista energético y disminuye significativamente su huella de carbono, lo que las convierte en opciones más sostenibles y amigables con el medio ambiente.

Otra ventaja importante del PoS es su mayor escalabilidad. Al eliminar la competencia de minería, PoS permite que estas criptomonedas procesen más transacciones por segundo de manera más rápida y eficiente. Al basar la selección de validadores en la cantidad de criptomonedas bloqueadas, en lugar de la capacidad de cómputo, estas redes pueden escalar más fácilmente a medida que crece el número de usuarios y transacciones. Esto se traduce en una mejor experiencia y en una red más rápida y fluida.

Todas estas ventajas se complementan con que las redes no dejan de ser seguras. Por un lado, su seguridad se basa en que los validadores tienen incentivos económicos suficientes para no actuar deliberadamente con malicia. Es más conveniente y menos riesgoso para ellos colaborar con que la red funcione normalmente.

Asimismo, los ataques computacionales externos, como el ataque del 51%, son caros y poco factibles. En caso de que se dieran igualmente, los validadores honestas podrían bifurcar la red y crear otra nueva, en la que no participen los validadores malignos.

 

Con todo lo mencionado, Proof of Stake se ha posicionado como un algoritmo de consenso ampliamente aceptado en la comunidad de usuarios y desarrolladores. De hecho, lo usa la red con más aplicaciones y usuarios en el mundo, Ethereum.

Ahora bien, ¿qué puede deparar el futuro para este mecanismo de consenso? Lo veremos en el siguiente apartado.

 

El Proof of Stake (PoS) es considerado por muchos como un algoritmo de consenso con un potencial significativo para impulsar el futuro de las criptomonedas y la tecnología blockchain.

A medida que el interés en la eficiencia energética y la sostenibilidad ambiental aumenta por parte de reguladores y empresarios de todo el mundo, PoS se ha destacado como una alternativa favorable al más tradicional Proof of Work (PoW).

El PoS se ha convertido en el "favorito" de estos actores debido a su menor impacto ambiental. Es exactamente lo opuesto a lo que ocurre con Proof of Work, al que algunos países miran con recelo y comienzan a regular cada vez más. Otros, como China, directamente lo prohíben.

Por otra parte, existe también un respaldo y aceptación de PoS que se evidencian en la creciente demanda de participación como validadores en redes que lo emplean. Un ejemplo destacado es Ethereum, con más de medio millón de validadores esperando su turno para sumarse al staking de Ethereum al día, según un informe de fines de mayo de 2023.

Pero la “popularidad” de Proof of Stake se extiende más allá de Ethereum. Otras criptomonedas como Cardano, Solana, Tron y Polygon, también lo usaron y demuestran sus beneficios en términos de escalabilidad y eficiencia. Su base creciente de usuarios e inversores se traduce en una capitalización que cada vez alcanza cifras más elevadas.

 

El camino que Proof of Stake lleva recorrido ha dejado bastante claras sus ventajas y su potencial a futuro, explicado en el punto anterior. Ahora bien, también se abren algunas preguntas con respecto a los desafíos que aparecieron.

Uno de ellos tiene que ver con la centralización. Se explicó antes que algunas entidades acumulan una enorme cantidad de validadores en redes como Ethereum. Como tienen muchos validadores, ganan más recompensas que los demás, y si las reinvierten, consiguen más validadores; esto alimenta un círculo vicioso que puede terminar en una red controlada por unos pocos.

Otro problema en el caso de Ethereum es el crecimiento del número de validadores. Esta superpoblación mutliplica los mensajes y las capas de trabajo en la red, lo que eleva los requisitos de almacenamiento y procesamiento de datos para los demás nodos.

Finalmente, otras redes son cuestionadas por los “privilegios” de algunos nodos validadores. Por ejemplo, en la red BNB Chain, ¿quién podría “destronar” a los 21 validadores principales (los que validan las transacciones) si varios de ellos son controlados por el propio equipo desarrollador de la red?

El algoritmo de consenso Proof of Stake ha emergido y se ha posicionado como una opción prometedora y revolucionaria en el mundo de las criptomonedas. Su enfoque en la participación financiera de los validadores y su eficiencia energética cumplieron la misión de captar la atención de reguladores e inversores, convirtiéndolo en el "favorito" en la carrera hacia una tecnología blockchain más sostenible y ecológica.