El protocol de Prova de Treball (PoW): recompenses a canvi de resoldre “reptes criptogràfics”
El protocol de Prova de Treball (Proof of Work o PoW) estableix que, per a poder incloure un nou bloc amb transaccions en una cadena de blocs (blockchain), s’ha de resoldre un repte criptogràfic mitjançant un procés de prova i error.
Els miners que participen en la validació de les xarxes blockchain que funcionen amb un mecanisme de consens PoW són els encarregats de trobar la resolució dels reptes criptogràfics. Per a trobar aquesta solució, necessiten un o uns quants ordinadors connectats entre si, que els aportin la capacitat computacional d’executar nombroses operacions matemàtiques fins a trobar el resultat correcte. El primer miner en resoldre el repte criptogràfic és qui realitza la validació del bloc de transaccions i, per tant, és qui rep la recompensa corresponent.
Aquest repte criptogràfic es basa en trobar un paràmetre, conegut com “nonce”, de manera que en incloure’l en un bloc proposat el càlcul de la seva funció “hash” doni un resultat buscat. Aquesta funció converteix qualsevol dada, amb independència de la seva mida, en un conjunt de caràcters (números i lletres) de longitud fixa, sense que sigui possible a partir d’aquests caràcters inferir sobre quines dades s’ha calculat. Per tant, únicament pot trobar-se mitjançant prova i error. El contingut del bloc (les transaccions registrades en ell) és l’input, al qual es va afegint successivament un nonce diferent i calculant la funció hash fins que s’aconsegueix l’output que compleixi amb el repte establert.
En resoldre’s el repte, es crea un bloc que s’afegeix a la blockchain i, per tant, es confirmen les transaccions que s’hi inclouen, generant-se noves recompenses per als miners en forma de criptoactius.
D’aquesta forma, el procés funciona de la següent manera:
- A través dels diferents nodes, es transmeten transaccions que s’emmagatzemen en una memòria (“mempool”).
- Cada miner agrupa una quantitat d’aquestes transaccions en un bloc i comença a calcular funcions hash sobre aquest bloc canviant el nonce fins que el resultat compleix amb el repte. El repte consisteix en que aquest resultat contingui un nombre determinat de zeros a l’esquerra, és a dir, que sigui menor a un número donat.
- Els miners “competeixen entre si” per a dur a terme la resolució d’aquest repte criptogràfic en el seu bloc proposat, i així validar el bloc.
- Quan un miner aconsegueix resoldre el repte, compartirà aquesta solució amb la resta de la xarxa perquè els altres nodes procedeixin a validar-la, revisant que compleixi amb els requisits exigits.
- Si es valida la resolució del repte criptogràfic i es verifica així que les transaccions del bloc són vàlides, el node rep una recompensa en forma del criptoactiu vinculat a la cadena de blocs (blockchain) sobre la que estigui treballant. Addicionalment, el miner també rep les comissions per transacció que paguen els nodes que proposen registrar transaccions a la xarxa.
Pros i contres del Protocol de Prova de Treball (Proof of Work o PoW)
Entre els avantatges hi podem trobar:
- Descentralització: permet que qualsevol persona pugui participar en la creació i validació de blocs a la xarxa.
- Seguretat: és més segur degut a la gran quantitat de potència computacional que es necessitaria per a poder piratejar la cadena de blocs (blockchain) i realitzar una doble despesa o alterar la informació continguda a les transaccions. Quants més nodes validadors hi hagi en una xarxa, més segura serà.
En el lloc oposat, presenta els següents desavantatges:
- Consum d’energia: Tal i com s’ha detallat anteriorment, els miners han de “competir entre ells” per a resoldre el repte criptogràfic i així validar i crear nous blocs i obtenir recompenses per això. Per aquesta raó, els nodes es troben treballant contínuament, consumint grans quantitats d’energia elèctrica, la qual cosa s’ha convertit en un problema ambiental i de sostenibilitat. S’estima que el consum d’energia anual vinculat a la xarxa Bitcoin és similar al consum d’energia d’un país com Argentina.
- Atacs del 51%: Els atacs del 51% ocorren quan un grup de miners obté el control del 51% o més de la capacitat de càlcul en una xarxa. Això els podria donar el poder de manipular la cadena de blocs (blockchain). Si bé els atacs del 51% són difícils i costosos de dur a terme, especialment a mesura que la xarxa es va descentralitzant més en afegir nous nodes, la possibilitat que ocorrin és una preocupació important.
- Lentitud en les transaccions: degut al funcionament del consens, la creació i validació de blocs pot ser un procés lent, i això pot endarrerir la validació de transaccions en una cadena de blocs (blockchain). Per exemple, la xarxa Bitcoin valida un nou bloc cada aproximadament 10 minuts (i, per tant, les transaccions no estan validades ni són fermes en aquest interval), i això és significativament més lent que alguns sistemes de pagament tradicionals com les targetes de crèdit o les transferències instantànies.