FBA es el algoritmo de consenso de la cadena de bloques DigitalBits
Introducción
El uso de energía y la sostenibilidad en la industria de la cadena de bloques han sido dos de los temas más candentes durante el último año. Algunas de estas preocupaciones han frenado la adopción de la tecnología blockchain por parte de las empresas. Algunas empresas incluso han criticado abiertamente la tecnología blockchain por su uso de energía. Abordar estas preocupaciones es primordial para acercarse a la adopción masiva.
Es clave remarcar que los dos factores que más contribuyen al consumo energético de una red blockchain son: los nodos y el mecanismo de consenso. Estos dos temas van de la mano. Por lo general, no se les hace referencia en piezas de medios juntas. Por ejemplo, algunos medios de comunicación pueden discutir la "tasa de hash" de la cadena de bloques de Bitcoin. Para informar al público en general sobre la cadena de bloques, es importante discutirlos juntos. Esto abordará mejor los conceptos erróneos generales sobre estos temas.
Por eso se escribió esta pieza. Explorar los temas interrelacionados de los nodos y los mecanismos de consenso y cómo funcionan juntos. Este artículo discutirá algunos de los conceptos relacionados, como el consumo de energía, los incentivos económicos y la integridad de la red.
Explicación del mecanismo de consenso
En el corazón de cualquier red blockchain se encuentra el mecanismo de consenso. Dicta cómo la cadena de bloques verifica las transacciones. También contribuye a la cantidad de energía que utiliza la red blockchain. Aquí hay un ejemplo para ilustrar el punto.
Imagina que estás interesado en un videojuego que se está lanzando y solo jugarías este videojuego si se considerara un "buen" juego. El único recurso disponible para informar a los jugadores serían las reseñas publicadas por los críticos de videojuegos. El problema que surge ahora sería cómo decidir si un videojuego es "bueno" según estas reseñas.
Un enfoque sería concluir que el juego es "bueno" si hay más críticas positivas que negativas. Alternativamente, podrías considerar un juego bueno si más del 90% de las reseñas publicadas fueran positivas. Existen varios enfoques para decidir si un video es "bueno" según el sentimiento de las reseñas. Lo vital a tener en cuenta es que estas estrategias antes mencionadas son ejemplos de mecanismos de consenso.
Imaginemos este sistema en acción si decidimos que un juego es "bueno" solo si hay más críticas positivas que negativas. Una vez que encontramos un videojuego interesante que se está lanzando, siguiendo este sistema, primero miramos a todos los revisores disponibles y observamos el sentimiento de sus revisiones. Por ejemplo, si hay 100 reseñas disponibles y 90 reseñas son positivas, concluiríamos que el juego es "bueno". Alternativamente, si 90 de las 100 reseñas tuvieran un sentimiento negativo, consideraríamos que el juego es "malo".
Este ejemplo captura la esencia de cómo las cadenas de bloques verifican las transacciones. En lugar de revisores, tenemos "nodos". En lugar de que los revisores escriban una reseña negativa o positiva del videojuego, los nodos deciden si las transacciones actuales son legítimas. Y finalmente, la forma en que determinamos el consenso general es el mecanismo de consenso de la cadena de bloques.
¿Qué es un nodo?
Ahora que tenemos una idea de cómo funciona un mecanismo de consenso, analicemos los nodos. Si bien el mecanismo de consenso decide cómo se verifican las transacciones y cómo trabajan juntos los nodos, son los nodos los que aceptan o rechazan una transacción. Se llega a un consenso cuando agrega una cantidad de estas transacciones individuales.
Un nodo puede ser cualquier dispositivo computacional, desde un teléfono inteligente hasta una supercomputadora. La red blockchain es efectivamente un grupo de estos dispositivos, que trabajan juntos para verificar transacciones y almacenarlas en el libro mayor público. La cantidad de potencia computacional requerida depende de la complejidad de la red y del mecanismo de consenso empleado. Por ejemplo, las cadenas de prueba de trabajo generalmente requieren dispositivos con una cantidad significativa de energía. Las redes de prueba de participación y acuerdo bizantino federado solo requieren que el nodo tenga cantidades mínimas de poder de cómputo. Como referencia, un nodo de DigitalBits puede ejecutarse en una instancia de AWS m5.large, que tiene dos núcleos de CPU y 8 GB de RAM.
Tipos de mecanismos de consenso
Ahora que entendemos cómo funciona un mecanismo de consenso, podemos comenzar a desglosar dos de los mecanismos más populares y luego explorar el mecanismo de consenso que utiliza la red blockchain de DigitalBits.
Prueba de trabajo (POW)
Este mecanismo funciona haciendo que los nodos compitan resolviendo un conjunto de ecuaciones matemáticas definidas a partir de algún algoritmo. El primer nodo en terminar el conjunto de ecuaciones valida el resultado de la transacción y lo agrega al historial de transacciones que ocurrieron. Para incentivar a los nodos, para ser honesto, el primer nodo que completa las ecuaciones recibe una cantidad determinada de tokens. Si un nodo fuera deshonesto, disminuiría efectivamente el valor de su recompensa, por lo que esta recompensa está diseñada para disuadir la deshonestidad. Ejemplos de redes blockchain que usan esta tecnología serían Ethereum, Bitcoin y Litecoin
Prueba de participación (POS)
Este mecanismo funciona haciendo que los titulares de tokens bloqueen los tokens para convertirse en un nodo de validación. Luego, la red elige aleatoriamente uno de los nodos de validación para verificar la transacción y luego confirmarlo en el historial de transacciones. La probabilidad de ser seleccionado como nodo de validación se puede aumentar apostando más tokens. Al igual que la prueba de trabajo, a los validadores elegidos se les paga una cantidad fija de tokens al validar una transacción, lo que incentiva a los nodos a ser honestos. Además, los propietarios tienen que bloquear sus propios tokens y, por lo tanto, la deshonestidad dañaría el valor de estos tokens bloqueados. Ejemplos de redes blockchain que usan esto serían Cardano y Avalanche.
Acuerdo bizantino federado (FBA)
El mecanismo es empleado por DigitalBits blockchain. Cada nodo mantiene una lista de nodos en los que confía. Si el nodo A confía en el nodo B, entonces el nodo B puede influir en el sentimiento del nodo A, y viceversa. Debido a esta capacidad de los nodos de "confiar" entre sí, las redes de nodos que confían entre sí se acumulan con el tiempo. Para que una transacción tenga éxito, varios nodos deben estar de acuerdo en que es válida. Para ello, se eligen aleatoriamente un pequeño número de nodos, y se comprueba si están de acuerdo con la transacción. Luego, estos nodos pueden elegir otros nodos en los que confíen para verificar la transacción. Este ciclo continúa hasta que el número requerido de nodos acuerda la transacción.
Consumo de energía, incentivo financiero y seguridad de los nodos
La prueba de trabajo y la prueba de participación brindan un incentivo financiero para operar nodos y contribuir a la seguridad de la red. Sin embargo, tanto para la Prueba de trabajo como para la Prueba de participación, esto da como resultado un exceso de nodos en funcionamiento, lo que hace que el consumo de energía de la red aumente sustancialmente.
Tienen que 'minar' las cadenas de prueba de trabajo y, por lo tanto, consumen inmensas cantidades de energía computacional. Además, debido a esta recompensa, se incentiva a los "mineros" u operadores de nodos a implementar nodos más intensivos en computación, ya que tienen que competir por las recompensas. Esto crea un ciclo en el que los operadores de nodos implementan repetidamente dispositivos más potentes para ser competitivos. Como consecuencia, el uso de energía de la cadena de bloques aumenta sustancialmente a lo largo de este ciclo.
Para la Prueba de participación, el consumo de energía se reduce drásticamente en comparación con la Prueba de trabajo. Sin embargo, dado que todavía existe un incentivo financiero para ejecutar un nodo, los nodos se agregan innecesariamente a la red y, por lo tanto, aumentan el consumo de energía de la red. Mientras que agregar más nodos ayuda a descentralizar la red, hay un punto en el que agregar más nodos contribuye muy poco a la integridad y estabilidad de la red mientras aumenta innecesariamente el uso de energía de la red. La investigación realizada por UCL ha demostrado que, si bien la Prueba de participación usa sustancialmente menos energía que la Prueba de trabajo, la Prueba de participación aún puede usar más energía que los sistemas de pago tradicionales.
Con respecto al Acuerdo Bizantino Federado, los nodos no son recompensados por verificar transacciones. Si bien esto puede parecer negativo desde un punto de vista económico, ya que desalienta la creación de nodos, normalmente los socios que están investidos en el ecosistema son los miembros que ejecutan los nodos que alimentan la cadena de bloques. Por ejemplo, la cadena de bloques de DigitalBits tiene varios socios del ecosistema que ejecutan nodos en la red. Hablando lógicamente, están involucrados, p. como proveedores de aplicaciones en el ecosistema y, por lo tanto, ganan implícitamente al garantizar la seguridad y contribuir a la integridad de la red. Además, no actuarían de mala fe porque tendrían aplicaciones ejecutándose en esa plataforma y tienen la llamada “skin in the game”. Además, dado que normalmente solo los socios ejecutan los nodos, esto garantiza que la red sea segura, sin desperdiciar energía innecesaria. Como referencia, las redes FBA como Stellar pueden usar tanta o incluso menos energía que los sistemas de pago tradicionales, lo que da como resultado una cadena más sostenible. El valor económico de la red, a diferencia de PoW, no está directamente relacionado con la energía que se está utilizando, porque DigitalBits blockchain persigue un compromiso de sostenibilidad ambiental desde su creación.
Como señaló Stellar Development Foundation, un mecanismo de acuerdo bizantino federado tiene una variedad de ventajas de seguridad sobre los mecanismos de prueba de trabajo y prueba de participación. En términos generales, el Mecanismo de acuerdo bizantino federado está diseñado para ser resistente a los malos actores que obtienen el control de la red. Como se señaló en este artículo, la prueba de participación todavía sufre fallas de seguridad, lo que hace que estas redes tengan que emplear medidas contra esto, lo que en última instancia aumenta el consumo de energía y anula algunos de los ahorros de energía que la prueba de participación está destinada a traer Prueba de trabajo.
Beneficios del Acuerdo Bizantino Federado
La FBA es un mecanismo de consenso increíblemente sofisticado, por lo que discutirlo en mayor profundidad estaría mucho más allá del alcance de este artículo. Sin embargo, dicho esto, tiene algunas ventajas y características bastante importantes. Discutiéndolos brevemente:
Velocidad de transacción: debido a que los nodos pueden elegir otros nodos en los que confían para ayudarlos a verificar las transacciones, es muy rápido verificar una transacción. Esto se debe a que los nodos que confían entre sí compartirán el mismo sentimiento cuando se trata de una transacción, lo que hace que sea relativamente fácil cumplir con la cantidad mínima requerida de nodos que verifican la transacción. Escalabilidad: los nodos se pueden agregar y usar de manera relativamente efectiva, ya que hay ningún requisito estricto cuando se trata de agregar nodos. Por ejemplo, no es necesario bloquear tokens para convertirse en un nodo de validación como lo requiere la prueba de participación o una inversión en hardware de minería costoso como lo requiere la prueba de trabajo. Recuento de transacciones: porque las transacciones pueden ocurrir rápidamente y la red escalando muy bien, el rendimiento de la transacción tiene el potencial de escalar bastante alto. Como referencia, DigitalBits mantiene un recuento de transacciones por segundo (TPS) de 12 000 durante las pruebas de estrés. Como referencia, muchas cadenas POW tienen un TPS teórico máximo de alrededor de 400, y muchas cadenas POW grandes actualmente tienen un TPS de alrededor de 10. Además, muchas cadenas POS activas tienen alrededor de 1000 TPS. Una consecuencia interesante de un TPS alto es que las tarifas de transacción también son mucho más bajas. Como referencia, DigitalBits tiene una tarifa de transacción de 100 Nibbs o 0.00001 XDB. Uso de energía: como resultado de cómo funciona FBA, una red que usa dicho mecanismo consume muy poca energía, lo que se traduce en que la red de DigitalBits usa considerablemente menos energía que las redes de prueba de trabajo que dominan el mercado.
El panorama
Entonces, para cerrar este informe, sería justo abordar el panorama general de lo que implica un ecosistema criptográfico. Si bien la cadena de bloques presenta la base sobre la que se construye todo, en última instancia, es solo un elemento en el gran esquema de las cosas. Los socios y las integraciones tecnológicas del ecosistema trabajan de la mano para construir la plataforma blockchain y, en última instancia, aportar valor a todos los involucrados en el ecosistema. En el contexto de los mecanismos de consenso, existen ventajas en mecanismos como el FBA para usos específicos que involucran a grandes corporaciones, como Fortune 100, que requieren cumplir con compromisos de huellas de carbono neutrales o negativas. Esto aporta valor al ecosistema, incluidos los socios y marcas, al ser seguras y ecológicas, para alinear los intereses de llevar la cadena de bloques DigitalBits a la adopción masiva. Por otro lado, las transacciones por segundo aportan valor a los clientes y consumidores de este ecosistema ya que eso conlleva un menor precio por transacción y un enfoque específico al consumidor. Por lo tanto, aunque estos temas técnicos puedan ser de gran interés, siempre es importante recordar que son solo una pieza en un ecosistema que debe tener como objetivo brindar valor a cualquier participante para impulsar el crecimiento exponencial.
¿Qué es el Acuerdo Bizantino Federado? se publicó originalmente en DigitalBitsOrg en Medium, donde las personas continúan la conversación destacando y respondiendo a esta historia.