Proof of Work vs Proof of Stake: diferencias y riesgos

Proof of work y proof of stake son dos formas de que los nodos de una red se pongan de acuerdo sobre qué transacciones son válidas. Proof of work exige gastar cómputo para ganar el derecho a crear un bloque; proof of stake exige bloquear capital y arriesgarlo si se actúa mal. Ninguno es perfecto, y la diferencia importa sobre todo para la seguridad y para el consumo de energía.

Qué es un mecanismo de consenso

Una blockchain es una lista de bloques que todos los nodos deben tener igual. Si cada nodo guardara una versión distinta, nadie sabría qué saldo tiene cada persona. El mecanismo de consenso resuelve ese problema: define quién puede proponer el siguiente bloque y cómo se decide cuál cadena es la correcta.

Sin un mecanismo así, alguien podría gastar dos veces el mismo dinero. Eso es lo que se llama doble gasto, y es el problema que Bitcoin intentó resolver desde el principio.

Proof of work: cómputo a cambio de bloques

En proof of work, el minero busca un valor que, combinado con los datos del bloque, produzca un hash que cumpla una condición. Según el documento de Satoshi Nakamoto de 2008, quien logre encontrar ese valor demuestra que invirtió trabajo, y la cadena más larga, es decir, la que acumula más trabajo, es la que se considera válida.

Bitcoin usa este modelo. La guía sobre minería de Bitcoin explica cómo compiten los mineros y cómo se ajusta la dificultad.

Según el documento original, el peso de cada participante se mide por su poder de cómputo. Por eso el atacante necesitaría controlar la mayoría de ese poder para reescribir la historia reciente. Ese escenario se conoce como ataque del 51 por ciento.

Proof of stake: capital bloqueado a cambio de bloques

En proof of stake, los validadores bloquean criptomonedas para poder participar. La red elige al azar quién propone cada bloque, y otros validadores votan para confirmarlo. No hay una carrera de cálculo.

Según ethereum.org, la idea es que los validadores tengan algo de valor que pueda destruirse si intentan engañar a la red. Si proponen varios bloques en el mismo momento o votan de manera contradictoria, parte de su ether puede quemarse.

Ethereum usa este modelo desde septiembre de 2022, cuando dejó proof of work. Según la documentación de ethereum.org, la razón fue que proof of stake es más seguro, consume menos energía y facilita nuevas soluciones de escalabilidad.

Diferencias en una tabla

Esta tabla simplifica, pero muestra lo esencial: en un modelo se gasta energía, y en el otro se arriesga capital.

Qué pasó con el consumo de energía

Según ethereum.org, poco antes de dejar proof of work, los mineros de Ethereum consumían unos 70 TWh al año, más o menos lo que consume la República Checa. La cifra viene de digiconomist, con datos del 18 de julio de 2022. Es un dato de esa fecha: no describe el consumo de Bitcoin hoy ni el de ninguna otra red.

El punto para entender es que la seguridad de proof of work depende de un gasto continuo de energía. Proof of stake reemplaza ese gasto por el costo de oportunidad del capital bloqueado.

Cómo se ataca cada modelo

En proof of work, un atacante necesita la mayoría del poder de cómputo. Eso exige equipos caros y mucha energía, y el gasto puede superar lo que el atacante gana.

En proof of stake, el atacante necesita la mayoría del ether en staking. Según ethereum.org, el riesgo se vuelve más costoso para él, porque sus monedas pueden destruirse si intenta el ataque. Además, la comunidad puede responder expulsando al atacante o siguiendo la cadena honesta.

Ambos modelos tienen riesgos teóricos. Ethereum describe también otros ataques posibles en proof of stake, como las reorganizaciones cortas y los ataques de equilibrio, y señala que los mecanismos de defensa los mitigan.

Riesgos y ventajas de cada uno

Proof of work tiene la ventaja de ser un modelo probado durante muchos años en Bitcoin. Su desventaja es el consumo energético y la concentración: según ethereum.org, con el tiempo los pools de minería podrían dominar el negocio.

Proof of stake reduce la barrera de entrada y el consumo, pero tiene desventajas propias. Según ethereum.org, es más complejo de implementar y, por ser más joven, tiene menos años de prueba. Ethereum.org sostiene que el staking favorece la descentralización. Aun así, si mucho ether queda en pocos validadores o plataformas, la seguridad pasa a depender de ellos.

Ninguno es inmune. Si el poder de cómputo se concentra en pocos pools, o el ether en pocos validadores o exchanges, la seguridad depende de unos pocos actores.

Un ejemplo con números

Supón que una red tiene diez participantes y uno controla el 60 por ciento del poder de cómputo, o del capital bloqueado. En proof of work, ese participante podría dominar la creación de bloques. En proof of stake, dominaría las votaciones, pero perdería una parte de su capital si actuara mal. El resultado depende del diseño de la red y de cuánto esté dispuesto a perder el atacante.

Este es un ejemplo inventado para ilustrar la concentración. No describe ninguna red real.

Cómo se pierde dinero con redes de estos tipos

Confiar en una red pequeña con poco respaldo es el riesgo más directo: en una red con pocos participantes, juntar la mayoría del cómputo o del capital cuesta menos, así que es más fácil de atacar. Otro riesgo es hacer staking a través de plataformas intermediarias, donde no controlas los validadores ni tus claves. La guía sobre qué es staking explica esos riesgos con detalle.

Más a fondo

En Ethereum, el tiempo se divide en ranuras de 12 segundos y en épocas de 32 ranuras. En cada ranura se elige un proponente de bloque y un comité de validadores que vota. Según ethereum.org, cada validador vota una vez por época, lo que reparte la carga de la red.

La confirmación también es distinta. En proof of work, un bloque gana seguridad a medida que se le agregan otros encima. En proof of stake de Ethereum, los puntos de control de cada época se justifican y finalizan cuando dos tercios del ether en staking votan por ellos, según ethereum.org. Una vez finalizado, revertir el bloque exige que el atacante acepte perder al menos un tercio de todo el ether en staking.

Para ver cómo encaja Ethereum en el panorama general, revisa la guía sobre qué es Ethereum.

Si piensas usar redes de este tipo con dinero real, consulta con un profesional que pueda revisar tu caso.