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 diversos ordinadors connectats entre si, que els aporten la capacitat computacional d’executar nombroses operacions matemàtiques fins a donar amb el resultat correcte. El primer miner a 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 a trobar un paràmetre, conegut com “nonce”, de manera que en incloure-lo en un bloc proposat el càlcul de la seua funció “hash” d’un resultat buscat. Aquesta funció converteix qualsevol dada, amb independència de la seua grandària, en un conjunt de caràcters (números i lletres) de longitud fixa, sense que siga possible a partir d’aquests caràcters inferir sobre quines dades s’ha calculat. Per tant, únicament es pot trobar mitjançant prova i error. El contingut del bloc (les transaccions registrades en ell) és l’input, al qual se li va afegint successivament un “nonce” diferent i calculant la funció hash fins que s’aconsegueix l’output que complisca amb el repte establit.
En resoldre’s el repte, es crea un bloc que s’afig a la blockchain i, per tant, es confirmen les transaccions incloses en ell, generant-se noves recompenses per als miners en forma de criptoactius.
D’aquesta manera, el procés funciona de la manera següent:
- 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 hashes sobre aquest bloc canviant el “nonce” fins que el resultat compleix amb el repte. El repte consisteix en que aquest resultat continga un nombre determinat de zeros a l’esquerra, això és, que siga 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 procedisquen a validar-la, revisant que complisca 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 qual estiga treballant. Addicionalment, el miner també rep les comissions per transacció que paguen els nodes que proposen registrar transaccions en la xarxa.
Pros i contres del Protocolo de Prova de Treball (Proof of Work o PoW)
En la banda dels avantatges podem trobar:
- Descentralització: permet que qualsevol persona puga participar en la creació i validació de blocs en la xarxa.
- Seguretat: és més segur a causa de la gran quantitat de potència computacional que es necessitaria per a poder hackejar la cadena de blocs (blockchain) i realitzar un doble gasto o alterar la informació continguda en les transaccions. Quants més nodes validadors hi haja en una xarxa, més segura serà.
Per altra banda, presenta els següents desavantatges:
- Consum d’energia: tal com s’ha detallat anteriorment, els miners han de ‘competir entre si’ per a resoldre el repte criptogràfic i així validar i crear nous blocs i obtenir recompenses per això. Per a això, els nodes es troben treballant contínuament, consumint grans quantitats d’energia elèctrica i això 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 l’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 ocórreguen és una preocupació important.
- Lentitud en les transaccions: a causa del funcionament del consens, la creació i validació de blocs pot ser un procés lent, això pot retardar la validació de transaccions en una cadena de blocs (blockchain). Per exemple, la xarxa Bitcoin valida un nou bloc aproximadament cada 10 minuts (i, per tant, les transaccions no estan validades ni són fermes en aquest interval), això és significativament més lent que alguns sistemes de pagament tradicionals com les targetes de crèdit o les transferències instantànies.