La prueba de trabajo o proof of work (PoW) es el algoritmo de consenso que Satoshi Nakamoto seleccionó para que la red de Bitcoin pueda añadir nuevos bloques con transacciones a la cadena.
Aunque su invención data incluso del siglo pasado, este mecanismo se hizo más famoso gracias a Bitcoin, cuyo libro blanco o whitepaper se publicó el 31 de octubre de 2008.
La premisa fundamental de la prueba de trabajo es que una de las partes de una transacción debe certificar que realizó un esfuerzo computacional comprobable para registrar información en una red. De esta manera, se produce una colaboración y control entre pares con recompensas prestablecidas que incentivan el comportamiento honesto de todos.
Las características de PoW según Satoshi Nakamoto
En el libro blanco de Bitcoin, el documento técnico que describe el funcionamiento de la red. Además, Satoshi Nakamoto escribió numerosos textos en foros y correos electrónicos que fueron recopilados por Phil Champagne en El libro de Satoshi. En ellos se dan más detalles de por qué se eligió ese algoritmo de consenso.
En la actualidad, es común asistir a diversos debates acerca de la conveniencia de PoW frente a la prueba de participación (Proof of Stake o PoS). No obstante, en el momento de la creación de Bitcoin, PoW era el único de estos dos métodos que existía.
Por lo tanto, la siguiente enumeración debe interpretarse (tal su intención original) como una descripción de PoW y no como una argumentación o comparación con otro mecanismo.
La participación es voluntaria
La estrategia del funcionamiento de PoW en Bitcoin tiene como objetivo promover la participación honesta de sus nodos mineros. Para ello, se busca que las recompensas por obrar bien sean mayores que las de un posible ataque:
«El incentivo puede ayudar a alentar a los nodos a mantenerse honestos. Si un atacante codicioso es capaz de ensamblar más poder de CPU que todos los nodos honestos, tendría que elegir entre usarlo para defraudar a las personas robando de vuelta sus pagos, o usarlo para generar nuevas monedas. Debería encontrar más rentable jugar según las reglas, reglas tales que lo favorecen con más nuevas monedas que todos los demás combinados, que socavar el sistema y la validez de su propia riqueza». Satoshi Nakamoto, creador de Bitcoin.
En El libro de Satoshi, se recopila una explicación más del creador de Bitcoin sobre este punto:
«Incluso si un malintencionado superará la potencia de la red, no es que se vaya a hacer rico instantáneamente. Todo lo que puede conseguir es recuperar el dinero que él mismo ha gastado, como rebotar un cheque. Para aprovecharlo, debería comprar algo a un comercio, esperar al envío, y en ese momento utilizar su potencia e intentar recuperar su dinero. No creo que pudiera hacer tanto dinero con esa táctica como lo haría generando bitcoins. Con una granja tan grande de máquinas infectadas, podría generar más bitcoins que todo el resto de los mineros combinados». Satoshi Nakamoto, creador de Bitcoin.
En definitiva, Bitcoin mantendrá su valor solo si funciona correctamente. De no cumplirse esta condición, el valor del sistema se vería afectado, con lo que ninguno de los mineros se beneficiaría.
¿Cuáles son las acciones maliciosas que pueden llevar a cabo los mineros? Algunas alternativas incluyen intentar un doble gasto, anular o evitar que ciertas transacciones se confirmen o dificultar la validación de bloques por parte de otros mineros.
El hashrate para crear una versión más larga es mas seguro
Si un minero tiene la intención de alterar un bloque pasado de la red de Bitcoin, deberá no solo modificar ese bloque anterior, sino también todos los posteriores. Esto implica que, cuanto más crece la cadena de bloques, más segura es, porque demanda más y más esfuerzo computacional para reconstruirla.
«Si la mayoría de la potencia de CPU está controlada por nodos honestos, la cadena honesta crecerá más rápido y superará a cualquier cadena competidora. Para modificar un bloque del pasado, un atacante tendría que rehacer la prueba de trabajo del bloque y todos los bloques después de éste y luego alcanzar y superar el trabajo de los nodos honestos». Satoshi Nakamoto, creador de Bitcoin.
La toma de decisiones se establece en 1 CPU = 1 voto
Además de permitir la creación y validación de bloques en la red, la prueba de trabajo es también un mecanismo que regula la votación de los nodos a la hora de modificar el protocolo. Esto ha quedado evidenciado en procesos como la actualización Taproot.
Este método resulta más efectivo que el de la asignación de un voto por cada IP, dice Satoshi Nakamoto, ya que en este último la red «podría ser subvertida por cualquier persona capaz de asignar muchas direcciones IP».
«La prueba de trabajo es esencialmente un-CPU-un-voto. La decisión por mayoría está representada por la cadena más larga, que cuenta con el mayor esfuerzo de prueba de trabajo invertido en ella». Satoshi Nakamoto, libro blanco de Bitcoin.
Los nodos pueden desconectarse sin que esto afecte a la red
Todos los factores mencionados antes concluyen en que Bitcoin se vuelve una red segura y difícil de modificar por un actor malintencionado. A esto se le suma una característica más que aporta a su resiliencia ante cualquier eventualidad, y es que una desconexión de una cantidad de nodos no pondría en jaque su funcionamiento.
«Los nodos pueden abandonar y volver a unirse a la red a voluntad, aceptando la cadena de prueba de trabajo como prueba de lo que sucedió mientras estaban fuera». Satoshi Nakamoto, creador de Bitcoin.
La circunstancia de que haya menos mineros trabajando no pone en peligro el funcionamiento de Bitcoin, ya que la dificultad de la red se ajusta con base en el tiempo promedio que se esté tardando en crearlos. Esto significa que, si los mineros de un país se desconectaran por cualquier motivo, la red sola bajaría la dificultad para que el resto de los mineros puedan mantener el ritmo pese a la caída del hashrate total.
Una red de mineros que actúa como acuñadores, contables y reguladores del sistema
En El libro de Satoshi, Paul Champagne describe a los nodos mineros de Bitcoin como «voluntarios de todo el mundo que se ofrecen para cumplir esta tarea», en referencia al deber de acuñar bitcoins, llevar la contabilidad en la red y regular el sistema.
El mecanismo PoW, dice el autor, «encarna lo inverso a la tragedia de los comunes». Con esa frase quiere decir que, en lugar de que el accionar (malo) de uno perjudique a todos, en Bitcoin las buenas acciones de todos los mineros benefician al resto.
