Prueba de trabajo (eBook)

Comprender la mecánica detrás del consenso y la seguridad de la cadena de bloques

Fouad Sabry (Autor)

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2025 | 1. Auflage
225 Seiten
Mil Millones De Conocimientos [Spanish] (Verlag)
978-0-00-079130-6 (ISBN)

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En un mundo donde la innovación digital está revolucionando la forma en que entendemos las transacciones, el concepto de 'Prueba de Trabajo' es fundamental en el desarrollo de la tecnología blockchain. Este libro ofrece una exploración a fondo de los mecanismos que subyacen al proceso de seguridad y verificación de blockchain, capacitando a profesionales, estudiantes y entusiastas de blockchain para comprender estos principios complejos pero cruciales. Tanto si eres principiante como experto, esta guía proporciona información valiosa sobre el panorama blockchain, ofreciendo un recurso completo para ampliar tus conocimientos y comprensión práctica.

Prueba de Trabajo-Comprenda el concepto fundamental de Prueba de Trabajo, que garantiza la validación segura de transacciones en redes blockchain.

Tasa de hash-Explore cómo la tasa de hash afecta la potencia de minado y la seguridad de blockchain, desempeñando un papel crucial en los protocolos de Prueba de Trabajo.

Protocolo Zerocoin-Aprenda sobre las características de privacidad del protocolo Zerocoin y su impacto en el ecosistema de criptomonedas en general.

Blockchain-Profundice en la esencia de la tecnología blockchain, su estructura y su importancia en aplicaciones y sistemas descentralizados. 5-Monero-Descubra las características de privacidad de Monero y su uso de Prueba de Trabajo para mantener la seguridad y la confidencialidad.

Criptomoneda-Comprenda el panorama general de las criptomonedas y el papel que desempeña la Prueba de Trabajo en el mantenimiento de sistemas descentralizados.

Equihash-Aprenda sobre el algoritmo Equihash, diseñado para soportar funciones de memoria en la minería de Prueba de Trabajo.

Litecoin-Explore cómo Litecoin aplica la Prueba de Trabajo y sus características distintivas en comparación con Bitcoin.

Prueba de Participación-Descubra la diferencia entre Prueba de Trabajo y Prueba de Participación, dos importantes mecanismos de consenso en blockchain.

Hashcash-Investigue el sistema de prueba de trabajo Hashcash, precursor del protocolo de Prueba de Trabajo de Bitcoin.

Protocolo Bitcoin-Conozca la implementación de la Prueba de Trabajo en Bitcoin y su impacto revolucionario en el mundo de las criptomonedas.

Nonce criptográfico-Aprenda cómo el nonce criptográfico garantiza la integridad de las soluciones de Prueba de Trabajo en redes blockchain.

Scrypt-Explore el algoritmo Scrypt y su rol en Prueba de Trabajo, optimizando las tareas de minería con uso intensivo de memoria.

Prueba de espacio-Comprenda la Prueba de espacio como alternativa a la Prueba de Trabajo, centrándose en el almacenamiento como base para el consenso.

Firo (criptomoneda)-Examine el uso de Prueba de Trabajo por parte de Firo y sus características únicas de privacidad, que contribuyen a la seguridad de las transacciones digitales.

Protocolo Client Puzzle-Descubra cómo el Protocolo Client Puzzle utiliza Prueba de Trabajo para proteger a los usuarios y garantizar la fiabilidad del sistema.

Red Nervos-Explore el enfoque de la Red Nervos sobre Prueba de Trabajo y su integración con soluciones de capa 1 y capa 2.

Ethereum Classic-Aprenda sobre la adopción de Prueba de Trabajo por parte de Ethereum Classic y su divergencia del modelo de consenso actual de Ethereum.

Pool de minería-Profundice en el concepto de pools de minería, su importancia y cómo ayudan a los mineros a aumentar sus posibilidades de resolver problemas de Prueba de Trabajo.

Función Memoryhard-Comprenda la importancia de las funciones Memoryhard y su papel en el fortalecimiento de los mecanismos de consenso de Prueba de Trabajo.

Doble gasto-Aprenda cómo la Prueba de Trabajo ayuda a prevenir el doble gasto en los sistemas de moneda digital, manteniendo la confianza en la tecnología blockchain.

Textauszug

Capítulo 1 :Comprobante de trabajo

La prueba de trabajo, a menudo conocida como prueba de trabajo o PoW para abreviar, es un tipo de evidencia criptográfica en la que una parte, conocida como el probador, demuestra a otras partes, conocidas como los verificadores, que se ha gastado una cantidad particular de un esfuerzo computacional particular. Los verificadores pueden proporcionar una confirmación posterior de este gasto con un poco de esfuerzo en su nombre. Moni Naor y Cynthia Dwork fueron las primeras en implementar la noción en Hashcash en 1993. Su intención era servir como medio para prevenir ataques de denegación de servicio y otras formas de abuso de servicio, como el spam, en una red. Esto se logró requiriendo algún trabajo de un solicitante de servicio, lo que normalmente significaba que el equipo tendría que ejecutar la solicitud. En 1999, Markus Jakobsson y Ari Juels publicaron un artículo en el que se les ocurrió por primera vez el concepto de "prueba de trabajo" y estandarizaron su uso. En el año 2004, Hal Finney aplicó la noción a los tokens digitales utilizando el concepto de "prueba de trabajo reutilizable" junto con el algoritmo hash seguro de 160 bits 1 (SHA-1).

La prueba de trabajo fue popularizada más tarde por Bitcoin como base para el consenso en una red descentralizada sin permisos. En esta red, los mineros compiten para adjuntar bloques y extraer nueva moneda, y cada minero experimenta una oportunidad de éxito que es proporcional a la cantidad de esfuerzo computacional que gastan. Proof of Work (PoW) y Proof of Stake (PoS) siguen siendo las dos técnicas de disuasión Sybil más conocidas. Cuando se trata de criptomonedas, estos procedimientos son los que se utilizan con mayor frecuencia.

Una de las características más importantes de los sistemas de prueba de trabajo es su asimetría. Más específicamente, el trabajo, o cálculo, debe ser algo difícil (pero factible) por parte del probador o solicitante, mientras que el verificador o proveedor de servicios debe tener facilidad para verificarlo. Un rompecabezas de cliente, un rompecabezas computacional, la función de precio de CPU y la función de costo de CPU son nombres que se han utilizado para referirse a este concepto. La presencia de sistemas de incentivos incorporados que recompensan la asignación de recursos computacionales a la red con valor en forma de criptomoneda es otra característica que comparten todas las cadenas de bloques.

Los algoritmos de prueba de trabajo no están diseñados para demostrar que se completó un trabajo en particular o que se "resolvió" un rompecabezas computacional. En cambio, su objetivo principal es desalentar la manipulación de datos mediante la imposición de estrictos requisitos de energía y control de hardware al individuo que intenta manipular los datos. Los ecologistas han expresado su desaprobación de los sistemas de prueba de trabajo desde la perspectiva de su alto consumo de energía.

El concepto de Proof of Work (PoW) se remonta a las primeras investigaciones que se llevaron a cabo sobre la prevención de ataques de denegación de servicio y la lucha contra el spam. En 1997, un criptógrafo británico llamado Adam desarrolló Hashcash, que se considera una de las primeras implementaciones de Proof-of-Work. Con el fin de demostrar que el remitente de un correo electrónico ha desperdiciado recursos (en forma de tiempo de CPU) antes de enviar un correo electrónico, se concibió como una herramienta antispam que requería que el remitente completara una breve actividad computacional. Aquellos que eran usuarios legítimos tendrían pocos problemas para completar esta tarea, mientras que los spammers que intentaban transmitir una gran cantidad de mensajes incurrirían en un alto gasto.

El sistema de Hashcash se basó en la idea de obtener un valor de hash que satisficiera requisitos particulares. Este era un proceso que requería esfuerzo informático y, por lo tanto, actuaba como una "prueba de trabajo". La teoría detrás del sistema era que al hacer que fuera computacionalmente costoso enviar grandes cantidades de correo electrónico, se reduciría el spam.

Para demostrar que el cálculo se completó, una técnica bien conocida que se utiliza en Hashcash emplea inversiones parciales de hash. Esto sirve como un token de buena voluntad que se puede utilizar para enviar un correo electrónico. A modo de ilustración, el encabezado que sigue se compone de aproximadamente 252 cálculos de hash que se realizaron para enviar un mensaje a [e-mail] el 19 de enero de 2038:

Usando un solo cálculo, se valida asegurándose de que el hash SHA-1 del sello (excluyendo el nombre del encabezado X-Hashcash, que incluye los dos puntos y cualquier cantidad de espacio en blanco que lo siga hasta el dígito '1') comience con 52 ceros binarios, lo que equivale a 13 ceros hexadecimales:

Se pueden hacer argumentos sobre si los sistemas de prueba de trabajo son capaces o no de resolver eficazmente un determinado problema de denegación de servicio, como el problema del spam; A pesar de que el sistema no debe impedir que los usuarios legítimos envíen sus mensajes, debe hacer que el envío de correos electrónicos no deseados sea extremadamente ineficaz para el spammer. Para decirlo de otra manera, un usuario real no debería tener ningún problema al enviar un correo electrónico, mientras que un spammer de correo electrónico necesitaría usar una cantidad significativa de recursos computacionales para enviar una gran cantidad de correos electrónicos a la vez. Los sistemas de prueba de trabajo están siendo utilizados por otros sistemas criptográficos que son más complejos, como bitcoin, que emplea una técnica comparable a Hashcash.

Las raíces teóricas de la prueba de trabajo se remontan a los primeros esfuerzos para contrarrestar el mal uso digital. A lo largo del tiempo, ha experimentado una evolución significativa para abordar la seguridad, la accesibilidad y aplicaciones más amplias que van más allá de su objetivo básico de combatir el spam. Cuando Satoshi Nakamoto publicó su libro blanco en 2008 titulado "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System", confirmó el potencial de la prueba de trabajo como piedra angular de las redes blockchain. La noción se concibió inicialmente en 1993 como un medio para evitar la recepción de correo basura. Este desarrollo es un reflejo de la creciente demanda de sistemas sin confianza orientados a la seguridad.

La prueba de trabajo se introdujo por primera vez en 1993, cuando Cynthia Dwork y Moni Naor presentaron un sistema para reducir la cantidad de correo electrónico no deseado enviado al requerir que los remitentes completaran tareas que requerían una cantidad significativa de potencia informática. Establecieron una noción clave de la asimetría de la prueba del trabajo en su artículo titulado "Fijación de precios a través del procesamiento o la lucha contra el correo basura", en el que describieron formas como el cálculo de raíces cuadradas modulares. Se suponía que estos métodos eran difíciles de resolver, pero eran fáciles de verificar. Es esta asimetría la que es esencial para la eficiencia de la prueba de trabajo. Garantiza que actividades como el envío de spam sean costosas para aquellos que intentan cometer ataques, mientras que la verificación sigue siendo efectiva para aquellos que son usuarios legítimos.

No fue hasta 1997 que este marco conceptual se puso en práctica con Hashcash de Adam Back. Este sistema requería que los remitentes calcularan una inversión de hash parcial de la técnica SHA-1, lo que daba como resultado un hash que tenía una cantidad predeterminada de ceros a la izquierda. Hashcash, que se describió en el artículo de Back titulado "Hashcash: A Denial of Service Counter-Measure", impuso un costo computacional para desalentar el spam y, al mismo tiempo, permitir a los destinatarios confirmar el trabajo sin ninguna dificultad. Esto sentó una base crucial para posteriores implementaciones de prueba de trabajo en criptografía y tecnología blockchain.

Bitcoin, que fue introducido en 2009 por Satoshi Nakamoto, fue un importante paso adelante ya que adaptó el algoritmo de prueba de trabajo utilizado por Hashcash para la criptomoneda. El documento técnico de Bitcoin escrito por Nakamoto describe un sistema que hace uso del algoritmo SHA-256. En este sistema, los mineros compiten entre sí para resolver acertijos criptográficos con el fin de agregar bloques a la cadena de bloques y ganar recompensas en el proceso. El algoritmo de prueba de trabajo utilizado por Bitcoin, a diferencia de las pruebas estáticas utilizadas por Hashcash, ajusta dinámicamente su dificultad en función de la cantidad de tiempo que se tarda en minar el bloque anterior. Esto asegura que la duración del bloque se mantenga constante en unos diez minutos, lo que da como resultado una cadena resistente a la manipulación. La prueba de trabajo pasó de ser un único elemento disuasorio a un mecanismo de consenso para una red descentralizada como resultado de esta innovación, que puso énfasis en los incentivos financieros en lugar del trabajo computacional.

Sin embargo, Bitcoin no estuvo exento de defectos. Los mineros de Bitcoin comenzaron a usar equipos especializados, como ASIC, para abusar de la función de prueba de trabajo de la criptomoneda. Inicialmente, Bitcoin se minó utilizando unidades centrales de procesamiento (CPU) convencionales, pero rápidamente pasó a unidades de procesamiento gráfico (GPU) y más tarde a la inteligencia artificial (ASIC), que funcionó...

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 2.5.2025
• Übersetzer: Guilherme Costa
• Sprache: spanisch
• Themenwelt: Informatik ► Netzwerke ► Sicherheit / Firewall
• ISBN-10: 0-00-079130-X / 000079130X
• ISBN-13: 978-0-00-079130-6 / 9780000791306