Que es consenso y porque es tan importante

El modelo de consenso es el componente principal de los sistemas de blockchain distribuidos, y definitivamente uno de los más importantes por su funcionalidad. Ellos son la espina vertebral para que los usuarios puedan interactuar entre sí de una manera confiable, y su correcta implementación en las plataformas de criptomonedas ha creado una novedosa variedad de redes con un potencial extraordinario. En consecuencia, los desarrolladores están creando nuevas variantes de blockchain para lidiar con la inevitable fragmentación entre el público, los consorcios y las tecnologías de blockchain privadas. En este artículo estaremos presentando las características de esas variantes y sus posibles aplicaciones.

Análisis de las diferencias entre las cadenas de bloques

Públicas  — son redes completamente descentralizadas y no controladas, sin requerimientos de permisos de accesos, cualquiera puede participar en el proceso de consenso para determinar que bloques de transacciones son agregados. Usualmente, hay poca o ninguna confianza preexistente entre los participante de una blockchain pública.

Consorcio — se presenta cuando el proceso de consenso para nuevos bloques de transacciones es controlado por un número fijo de nodos, de manera tal que un grupo de instituciones financieras preexistentes mantienen alta confianza.

Privada — los permisos de acceso están firmemente controlados, con derechos de lectura o modificaciones de la blockchain, restrictos solo para ciertos usuarios.

Lo usual es que exista algún grado de confianza preexistente entre por lo menos algunos participantes de la blockchain privada. El grado de confianza preexistente que requiera una organización, así como los controles necesarios sobre los permisos de los participantes, determinará el tipo de blockchain a utilizar.

Diferentes soluciones de blockchain tiene ventajas y desventajas, como por ejemplo, la diferencia en la forma en que son validadas las transacciones dentro de cada tipo de blockchain, veamos cuales son:

Prueba de Trabajo (Proof of Work – PoW): es el minado de transacciones utilizando procesos de cálculo con consumo intensivo de recursos el cuál: primero, confirma las transacciones entre los participantes de la red, y segundo, graba las transacciones confirmadas en el libro de blockchain como un nuevo block El nuevo block que fue aceptado es testimonio de que el trabajo fue realizado, de manera que, el minero pueda recibir bitcoins (BTC) como pago por haber terminado exitosamente su trabajo.  El problema con PoW es el alto consumo de recursos y en consecuencia crea una tendencia que facilita la centralización en los mineros con capacidad disponible de recursos de computación.

Prueba de Participación (Proof of Stake – PoS): es la validación de bloques creados por los mineros y que requiere de los usuarios para aseverar su participación. La validación introduce un cierto grado de aleatoriedad dentro de los procesos, lo cual agrega más dificultades para el establecimiento del monopolio de validación, y por lo tanto se mejora la seguridad de la red. Uno de los problemas con PoS es la situación creada por “nada en que participar”, donde los mineros no tienen nada para perder en la votación de las diferentes historias de blockchain, impidiendo el consenso del elemento creado.

Los desarrolladores confían en la combinación PoW con PoS, para crear blockchain hibridas con la más alta seguridad posible y los más bajos requerimientos de recursos. Algunos desarrolladores, están focalizados en mejorar la red de seguridad a través de consenso sin el minado.

Tipos de blockchains

Veremos unos pocos ejemplos de los tipos existentes, los cuales dependen de la prioridad establecida dentro de las organizaciones.

Una de las consideraciones importantes es la confidencialidad. Por ejemplo en el caso de blockchain de finanzas, todas las transacciones aparecen en el libro de cada participante. De esta manera, mientras que las identidades de las partes de las transacciones no son públicas, las transacciones mismas, si lo son. Algunas compañías están desarrollando blockchains secundarias para evitar este problema, mediante el almacenamiento, el notariado o autenticación de los contratos en un formato encriptado, y realizando algunas detecciones básicas de duplicados. Cada compañía debería almacenar las transacciones en su propia base de datos, pero usar el blockchain con el propósito de limitar la memorización.

Las supply chains están plagadas de problemas de falsificación, imitaciones y robos, por lo tanto hay que considerar la necesidad de trazabilidad de origen o procedencia. Una blockchain que este colectivamente perteneciendo a los participantes de una supply chain puede reducir o eliminar las brechas de la cadena y además asegurar la integridad de la base de datos de seguimiento de la supply chain. Otro caso es por ejemplo, la necesidad de guardar los registros entre las organizaciones, como las comunicaciones legales y de contabilización. Una blockchain que lleve la marca de tiempo y suministre una prueba de origen de la información enviada a un archivo de casos, contribuye a una forma de gestión conjunta de múltiples organizaciones mientras seguramente, la protege de los intentos individuales de corromperla.

Las Blockchains opera fundamentalmente sobre la base de como se acuerda el consenso sobre cada transacción agregada al libro mayor. Veamos cuales son los beneficios de cada tipo de mecanismo de consenso y bajo que situaciones son mejor utilizadas:

Prueba de Trabajo (Proof of Work – PoW) — los mineros tienen un incentive financiero para procesar tantas transacciones como puedan de la manera más rápida posible. PoW se aprovecha mucho más con sistemas que tienen requerimientos de alta productividad.

Prueba de Participación (Proof of Stake – PoS) — los validadores de transacciones reciben recompensas en proporción a la cantidad de participaciones en la red. Esto posiblemente mejora la seguridad de la red y desalienta los ataques engañosos. La PoS se utiliza más en las organizaciones con recursos limitados de poder de cómputo.

Prueba de participación delegada (Delegated Proof of Stake – DPOS) — los parámetros de la red son decididos basados en la elección de delegados o representantes. Si usted valora una blockchain democratizada con reducida interferencia regulatoria, esta versión podría ser la más apropiada.

PAXOS — es un protocolo académico complicado centrado en torno a múltiples máquinas distribuidas que alcanzan un acuerdo sobre un simple valor. Este protocolo ha sido muy difícil de implementar en las condiciones del mundo real.

RAFT — Similar a PAXOS en rendimiento y tolerancia a fallos, excepto que es descompuesto en sub-problemas relativamente independientes, hacienda que sea más fácil de comprender y utilizar.

Round Robin — utiliza un método aleatorizado. El protocolo round robin requiere que cada bloque sea firmado digitalmente por el que agrega el bloque, el cual puede ser un definido conjunto de participantes. Este método es más ajustable a una red blockchain privada donde los participantes se conocen entre ellos.

Consenso Federado — es donde cada participante conoce el resto de los participantes, y donde pequeños grupos de partes  quienes confían el uno en el otro acuerdan sobre cada transacción y en que tiempo la transacción es considerada válida. Adecuada para sistemas donde el control descentralizado no es un imperativo.

Practical Byzantine Fault Tolerance – PBFT — en un sistema de tolerancia a fallos, donde cada nodo difunde una clave pública y los mensajes son firmados por cada nodo, y recién después de suficientes respuestas idénticas la transacción es considerada válida.  PBFT es más apropiado para los activos digitales los cuales requieren de una baja latencia debido a un volumen alto de transacciones pero que no necesitan una gran productividad.

En definitiva, la lista presentada representa un acercamiento actual de los mecanismos operativos implementados o que provienen de trabajos de investigación académica. Debido a la visibilidad inicial de Bitcoin, las industrias de servicios financieros han sido pioneras en la investigación de los posibles usos de los mecanismos de consenso para agilizar las operaciones, reducir costos y eliminar las actividades fraudulentas. Los trilliones de dólares de la industria de los servicios financieros está compuesta por los resultados de los diferentes sectores, desde préstamos para contratos inteligentes, ejecución de los operadores financieros, cartas de créditos, seguros, pagos, registración de activos, reportes regulatorios y mucho más.

Por ejemplo, para el proceso de asegurar una carta de crédito, el cuál es un importante servicio comercial de exportaciones e importaciones, sería conveniente utilizar el método de consorcio para lograr el consenso para la transacción.  Otro caso es el de envío de remesas familiares de un país a otro, en el cuál se involucra a muchas personas de ambos lados de la transacción, en esta situación lo que se aconseja es el tipo de mecanismo de consenso público. Dado que las remesas necesitan contar con un tiempo de latencia relativamente corto para completar la transacción, la solución del tipo Prueba de Participante con sus requerimientos de bajos recursos para validar la transacción a todo lo largo con una potencialmente alta seguridad, sería lo más adecuado.

Ante lo expuesto, cabe preguntarse, que tipo de blockchain usar y que relevancia tendrá para los casos que se plantean dentro de la compañía. Existen una variedad de modelos de decisión basados en matrices de preguntas o en jerarquías de preguntas a través de árboles de decisión.

Las preguntas típicas aunque no las únicas, suelen girar alrededor de:

  • Si se puede haber resuelto mediante otras tecnologías anteriores a blockchain
  • Si es una identidad digital (clave pública/privado)
  • Se necesita un almacenamiento de datos consistente y compartido
  • Más de una entidad necesita contribuir con los datos
  • Los datos registrados una vez escritos, nunca deberán actualizarse o borrarse
  • Identificadores sensibles no se guardarán en la base de datos
  • Utilizan las entidades con acceso a escritura una cantidad de tiempo para decidir quien deberá estar en control de los datos almacenados
  • Se necesita un registro histórico a prueba de reescritura y manipulaciones de todas las grabaciones realizadas en el almacenamiento de datos

Al responder hay que tener presente que la Blockchain ésta compuesta de piezas existentes de tecnología, como criptografía, protocolos de consenso P2P, capacidad de almacenamiento básica, protocolos, etc.

Si quiere investigar un poco más respecto de los diferentes modelos de decisión, le sugiero ver este sitio.

En resumen

El estado de desarrollo de blockchain ésta ganando velocidad en el mundo, aunque todavía queda mucho por hacer y difundir. Son cada vez más numerosas las compañías que con sus equipos de consultores y ejecutivos están comenzando a participar en el desarrollo y testeo de este revolucionario sector tecnológico. Las organizaciones que comiencen de primero mano a aprender a dominar el poder que tiene las tecnologías de blockchain, tendrán una increíble oportunidad de liderar en su industria.

Referencias:
  1. National Institute of Standards and Technology whitepaper. Este documento provee una visión técnica de alto nivel sobre la tecnología de blockchain. Se presenta en profundidad la aplicación de la moneda electrónica y una amplia variedad de otras aplicaciones.
  2. Ver estudio realizado sobre PAXOS y RAFT
  3. Ver más sobre que es  Practical Byzantine Fault Tolerance

 

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About Author

Ing. Industrial (UBA), CPIM (APICS), CSCP (SCC), ITIL (itSMF). Profesor del IEEC. Webmaster y curador de la página del IEEC.

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