Les tecnologies de registre distribuït, conegudes avui dia principalment per la seva implementació més famosa, la blockchain, han revolucionat el concepte de transaccions digitals segures sense necessitat d’intermediaris. Al centre d’aquesta revolució hi ha els algoritmes de consens, mecanismes fonamentals que permeten a tots els participants posar-se d’acord sobre l’estat únic i veritable de la xarxa, garantint la integritat i la coherència de les dades registrades.
Aquest article se centra en els algoritmes de consens descentralitzats i resistents a fallades bizantines, descartant altres mètodes que no assoleixen el nivell de seguretat i descentralització necessari per a un anàlisi rigorós en el context de la tecnologia blockchain.
La importància dels algoritmes de consens
El consens en les tecnologies de registre distribuït no és només un problema tècnic, sinó un fonament essencial per diverses raons:
- Proporcionen seguretat en impedir que agents malintencionats prenguin el control de la xarxa, garantint la validesa de les transaccions i el correcte funcionament de la xarxa.
- Ajuden a assolir la descentralització, assegurant que tots els nodes arribin a un consens sobre la validesa de les transaccions, evitant així la centralització.
- Els algoritmes de consens fomenten la transparència en fer visibles totes les transaccions, la qual cosa facilita el seguiment i la prevenció d’activitats il·legals.
- Milloren l’eficiència permetent que els nodes arribin ràpidament a un consens sobre la validesa de les transaccions en el moment oportú.
Proof of Work (PoW): El pioner
Bitcoin, la primera manifestació d’una tecnologia DLT pública en forma de blockchain, va introduir l’algoritme de consens Proof of Work (PoW). Aquest mètode requereix que els miners competeixin per resoldre trencaclosques criptogràfics complexos, consumint una gran quantitat de recursos computacionals. El primer miner que resol el problema matemàtic i valida un nou bloc és recompensat. El PoW ha demostrat ser extremadament segur en la pràctica, protegint la xarxa de Bitcoin contra atacs des de la seva creació.
Proof of Stake (PoS): Una revolució en eficiència
L’algoritme de consens Proof of Stake (PoS) va ser introduït per NXT l’any 2013 com una alternativa energèticament més eficient al PoW. En el PoS, la capacitat per validar blocs no es basa en la potència de càlcul, sinó en la quantitat de monedes que un node posseeix i està disposat a “apostar” com a garantia. Tot i que teòricament pot ser més vulnerable a certs atacs, com el problema del Nothing at Stake, el PoS ha demostrat ser segur i efectiu en la pràctica, amb fonaments tant empírics com matemàtics des dels seus inicis. Encara que Ethereum 2.0 és l’expressió més coneguda del protocol PoS, va arribar deu anys més tard en comparació amb NXT.
Variants del Proof of Stake (PoS)
L’algoritme de consens Proof of Stake (PoS) ha servit com a base per a diverses innovacions orientades a millorar aspectes específics com la seguretat, la descentralització i l’escalabilitat. Aquestes variants adapten el principi fonamental del PoS a diferents contextos i requisits de xarxa. A continuació, es presenten alguns dels exemples més destacats:
- Delegated Proof of Stake (DPoS): En aquest sistema, els posseïdors de tokens no validen blocs directament; en lloc d’això, escullen representants o delegats que ho fan en el seu nom. Aquest enfocament busca augmentar l’eficiència i la velocitat de les transaccions, ja que redueix el nombre de nodes necessaris per arribar al consens.
- Liquid Proof of Stake (LPoS): Permet als posseïdors de tokens cedir els seus drets de validació a altres usuaris sense perdre la propietat dels tokens. Tot i que pot semblar similar al DPoS, en una xarxa LPoS els usuaris decideixen si deleguen o no els seus drets de validació tokenitzats o bé aposten directament els seus propis tokens.
- Proof of Authority (PoA): Tot i ser una derivació del PoS, el PoA es basa en la identitat com a element de garantia. Els validadors són preseleccionats i han de revelar la seva identitat, afegint una capa de responsabilitat social i legal. Aquest mètode és habitual en xarxes privades o consorcis, on la transparència dels validadors pot ser controlada.
A més, existeixen molts altres algoritmes de consens que busquen garantir la descentralització, tot i que actualment tenen menys popularitat. Alguns exemples són: Proof of Importance (PoI), Proof of History (PoH), Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT), Delegated Byzantine Fault Tolerance (dBFT), Proof of Capacity (PoC), Proof of Burn (PoB), entre d’altres, cadascun amb les seves particularitats i casos d’ús específics.
PoW vs PoS
| Proof of Work (PoW) | Proof of Stake (PoS) | |
| Seguretat | Alta, amb seguretat demostrada a través de la dificultat computacional. | Alta, amb mesures addicionals per prevenir atacs, encara que depèn de la participació econòmica. |
| Eficiència energètica | Baixa, a causa del consum elevat d’electricitat per a la mineria. | Alta, ja que no requereix maquinari especialitzat ni consumeix tanta energia. |
| Descentralizació | Mitjana, amb risc de centralització per les pools de mineria. | Alta, tot i que pot variar segons la distribució de la riquesa i les mesures per evitar l’acumulació de poder. |
| Finalitat dels blocs | Lenta, les transaccions necessiten diverses confirmacions per ser considerades segures. | Ràpida, depenent de la variant de PoS, algunes transaccions poden considerar-se finals molt abans. |
| Exemples | Bitcoin, Monero, Litecoin, entre altres. | Tezos, Ethereum, Ardor, entre altres. |
Més enllà dels algoritmes de consens blockchain: Tecnologies DLT
La narrativa dominant en el món de les tecnologies de registre distribuït (DLT) ha estat durant molt de temps marcada pels mecanismes de consens Proof of Work (PoW) i Proof of Stake (PoS), cadascun amb les seves respectives variants. Aquests mètodes han establert les bases de la majoria de criptomonedes i projectes de blockchain actuals, aportant solucions sòlides en termes de seguretat i descentralització.
Tanmateix, amb l’evolució de les DLT, ha sorgit una nova generació d’algoritmes de consens que, tot i no ser tan coneguts com PoW o PoS, compleixen les funcions essencials de descentralització i seguretat, i obren la porta a noves possibilitats en escalabilitat i eficiència.
Tangle d’IOTA: El precursor
El Tangle de IOTA, va ser un dels primers a desafiar el paradigma tradicional de la cadena de blocs. En lloc d’organitzar les transaccions en blocs seqüenciats un darrere l’altre, aquest sistema basat en graf acíclic dirigit (DAG) permet que les transaccions s’enllacin entre si, eliminant la necessitat de miners o validadors dins el procés de consens.
Aquesta estructura ofereix una escalabilitat molt superior i permet realitzar transaccions amb comissions molt baixes, fins i tot nul·les, la qual cosa el fa ideal per a l’Internet de les Coses (IoT) i altres casos d’ús que requereixen un alt volum de microtransaccions.
Altres algoritmes de consens descentralitzat en tecnologies DLT
A partir de la innovació introduïda pels sistemes basats en DAG, han aparegut nous algoritmes de consens que ofereixen descentralització, seguretat i mecanismes de governança descentralitzada, alhora que proporcionen escalabilitat nativa a la seva pròpia capa 1 (L1). Aquests sistemes difereixen significativament de les blockchains tradicionals en la manera com ordenen, agrupen i processen les transaccions. A continuació, presentem alguns dels exemples més destacats:
- Cerberus: desenvolupat por Radix, és un protocol que millora l’escalabilitat de les xarxes DLT mitjançant l’ús de sharding. Divideix el processament de transaccions i la gestió d’estat en segments anomenats shards, cadascun dels quals executa un algoritme de consens tolerant a fallades bizantines (BFT) per ordenar les transaccions i mantenir un estat local. Per dur a terme transaccions entre diversos shards, Cerberus implementa un algoritme de comunicació entre shards amb una sobrecàrrega mínima, utilitzant un model de sharding basat en UTXO.
- UPoW de Qubic: El projecte Qubic utilitza un algoritme de consens basat en càlcul de quòrum (QBC), que requereix l’aprovació de més de dues terceres parts (451+) dels 676 Computors per validar els resultats de càlculs, centrats en l’execució de transferències i contractes intel·ligents. Només els 676 Computors més eficients determinats per la quantitat de solucions trobades pels seus miners d’IA durant cada època (una setmana) poden participar. Aquest algoritme de consens, anomenat Proof of Useful Work (UPoW) o Prova de Treball Útil, classifica els Computors segons la seva capacitat per resoldre problemes, tot i que la mineria només serveix per establir rànquings, no per validar transaccions com passa en els sistemes blockchain tradicionals.
Aquestes tecnologies DLT representen un canvi de paradigma en la nostra comprensió i aplicació dels sistemes de registre distribuït sense permís. En oferir alternatives viables a les limitacions d’escalabilitat i eficiència de les blockchains tradicionals, obren noves possibilitats per al desenvolupament d’aplicacions descentralitzades i sistemes de gestió de dades.
Conclusions
Es important reconèixer que aquesta anàlisi s’ha centrat en els algoritmes de consens més rellevants i provats, aquells que han demostrat ser resilients i efectius en el context de xarxes públiques i descentralitzades. No obstant això, aquest àmbit dista molt de ser estàtic. La tecnologia blockchain i els seus algoritmes de consens subjacents evolucionen constantment, impulsats per l’objectiu de millorar la seguretat, l’eficiència i la usabilitat d’aquestes xarxes.
Mantenir-se al dia amb aquestes innovacions és fonamental. A mesura que avancem, seguiran sorgint noves formes de consens, cadascuna amb el potencial de transformar el panorama de les criptomonedes i la tecnologia DLT. La comunitat global continua cercant l’equilibri òptim entre seguretat, descentralització i eficiència, una fita complexa però apassionant.
La promesa de les tecnologies de registre distribuït continua sent immensa, amb un potencial encara en gran part per explorar. A mesura que aquestes tecnologies maduren, també ho fa la nostra comprensió sobre el que és realment possible en aquest àmbit.
La innovació en algoritmes de consens és només un dels molts aspectes d’aquesta evolució, però un dels més fonamentals. Per això, ens mantindrem atents a les últimes novetats d’aquest camp dinàmic, amb l’expectativa de veure com evolucionarà el futur de la tecnologia blockchain i el consens digital.
A Block&Capital, especialistes en selecció de personal, treballem per crear oportunitats on el creixement i l’èxit siguin a l’abast de tothom. Si estàs preparat per fer un pas endavant en la teva carrera professional, no dubtis a contactar amb nosaltres.
Últims posts
