Los términos minería o validación son a menudo usados para describir el proceso por el cual un nuevo bloque de transacciones se añade a la cadena de bloques (blockchain). Aquí te contamos los principales mecanismos que se usan para realizar esta tarea dentro del mundo de las cadenas de bloques.

Bitcoin es la red de cadena de bloques (blockchain) más antigua y destacada. Esta red nació proporcionando un protocolo para insertar registros o apuntes en un libro mayor distribuido. Dichos registros indican una cantidad de Bitcoin (un token digital), en los que el usuario puede asignar parte de sus Bitcoin a otro usuario.

La cadena de bloques funciona a través de nodos distribuidos, sin que exista una autoridad central para la transferencia de los Bitcoins o el mantenimiento de la contabilidad (libro mayor). La cadena de bloques Bitcoin dio pie a un conjunto nuevo de procesos y también aprovechó algunos ya existentes: desde la implantación de la tecnología de libro mayor distribuido hasta el algoritmo de consenso.

En la cadena de bloques, las operaciones se agrupan en los llamados "bloques". Cuando hay suficientes operaciones para llenar un bloque o se agota el tiempo asignado para el bloque, se propone añadir el bloque a la cadena. Aquí es donde entra en juego el mecanismo de consenso. “Consenso” significa encontrar una manera de que todos los nodos se pongan de acuerdo sobre la validez de las operaciones, sin depender de una autoridad central.

Imagina que estás jugando a un juego infantil y tienes que llegar a un acuerdo sobre las reglas a seguir. Algunos de tus amigos pueden hacer trampas o intentar inventarse sus propias reglas. El problema de los generales bizantinos plantea una situación similar: es una teoría de juegos utilizada como analogía para explicar el problema de tener que llegar a un acuerdo entre los distintos nodos de la cadena de bloques. En esta teoría de juegos, un grupo de generales bizantinos planean atacar al enemigo, y deben hacerlo el mismo día a la misma hora. De lo contrario, fracasarán. La cuestión es que no confían los unos en los otros. Los generales temen que algunos de ellos sean traidores o envíen mensajes contradictorios. ¿Deben atacar o no?

Los nodos de la cadena de bloques se enfrentan al mismo problema. ¿Debe cada uno de los nodos validar las operaciones o no? El llamado mecanismo (o algoritmo) de consenso es una forma de que lleguen a un acuerdo.

El algoritmo de consenso de Bitcoin se denomina “Prueba de Trabajo” (Proof of Work o PoW, por sus siglas en inglés). Así es como Bitcoin resuelve el problema de los generales bizantinos. Como su nombre indica, la PoW es una prueba de realización del trabajo, que consiste en un reto matemático para validar el bloque. Tras resolver el reto, el bloque se añade a la red y el nodo que lo haya resuelto recibe una recompensa. Este reto requiere mucha potencia informática.

Es algo parecido al proceso de extracción de metales preciosos, como el oro. En la minería de oro, hay que esforzarse mucho y utilizar herramientas especializadas para extraer el metal precioso de la tierra. Del mismo modo, dentro de la cadena de bloques de Bitcoin, los ordenadores se esfuerzan por "extraer" una cantidad de nuevos Bitcoin (la criptomoneda) de las "minas" digitales.

Por eso el proceso se conoce como minería y la recompensa por ese trabajo es la criptomoneda de la red. En este caso, la recompensa es un número constante de Bitcoin, aunque disminuye cada cuatro años. Los mineros también reciben remuneración mediante las comisiones que los emisores han pagado para que sus operaciones se incluyan en el bloque.

Otras redes de cadenas de bloques pueden utilizar PoW u otros algoritmos alternativos. La necesidad de consensuar otros algoritmos surgió en respuesta a consideraciones energéticas, medioambientales y de eficiencia. La comunidad se dio cuenta de que PoW exigía que miles de máquinas realizasen el mismo cálculo millones de veces para llegar a un solo resultado, gastando mucha energía en cálculos innecesarios. 

También había ineficiencias en el número de operaciones por segundo que soportaba la red. Fue entonces cuando se creó un nuevo mecanismo de consenso, la prueba de participación (Proof of Stake o PoS, por sus siglas en inglés, que se explica más adelante). Ethereum, la segunda mayor cadena de bloques por capitalización de mercado después de Bitcoin, cambió su protocolo de PoW a PoS. La transición de Ethereum a PoS finalizó en septiembre de 2022 en un evento conocido como "La Fusión" ("The Merge"). La recompensa de PoS en la red Ethereum sigue siendo ETH, pero ahora el consenso se realiza utilizando PoS en lugar de PoW.

Prueba de Participación (PoS) es un algoritmo de consenso que selecciona un validador (similar a un minero) en función de la participación con un determinado volumen de tokens. En Ethereum la cantidad de ETH de la participación es 32; participar con más ETH no afecta a la probabilidad de que un nodo sea seleccionado como validador, pero otras redes, como la red Cardano, pueden tener en cuenta el volumen de tokens con los que se participa. PoS no exige resolver el problema computacional que exige PoW, lo que se traduce en un gran ahorro de energía para los validadores y para toda la red.

La confianza depositada en los validadores se debe a que, en caso de actividad maliciosa, se pueden practicar deducciones a la participación del validador y este puede ser eliminado del grupo de validadores. 

Otros algoritmos de consenso habituales son la Prueba de Autoridad y la Prueba de Capacidad.

La Prueba de Autoridad (PoA, por sus siglas en inglés) es un algoritmo de consenso de la cadena de bloques en el que los validadores ponen en juego no su potencia de cálculo (PoW) o la participación en la red (PoS), sino su reputación/identidad como validadores. Este algoritmo de consenso se utiliza más comúnmente en redes privadas en las que todos los participantes son conocidos, ya que la reputación funciona muy bien en entornos reducidos. También puede utilizarse en redes públicas en las que esté directamente relacionado con la reputación: los validadores son entidades de confianza y no quieren una merma de su reputación. Los validadores son también un pequeño subconjunto de todos los nodos, por lo que existe una forma de centralización en este caso, pero la ventaja es que la red resulta más eficiente (frente a PoW) y hay un mayor número de operaciones por segundo.

La Prueba de Capacidad (PoC, por sus siglas en inglés) no se basa en la potencia de cálculo, la participación con tokens ni la reputación, sino en la capacidad de almacenamiento del validador. Los validadores almacenan la lista de posibles soluciones al rompecabezas en sus discos. Así, el que tenga la mayor capacidad de almacenamiento tiene las mayores posibilidades de tener la solución y recibir una recompensa.

Estos son solo algunos de los algoritmos de consenso más comunes, pero existen otras alternativas como Prueba de Quemado (PoB, por sus siglas en inglés) o Prueba de Tiempo Transcurrido (PoET, por sus siglas en inglés), que se examinarán en artículos futuros.

Este artículo tiene exclusivamente carácter educativo y no refleja la opinión ni la estrategia de Banco Santander. Tampoco debe tomarse como asesoramiento financiero.

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