Casper para ethereum: cómo funciona

Breve guía sobre este protocolo diseñado para reducir (y finalmente eliminar) la rentabilidad de la minería del ethereum.

Casper es una actualización largamente esperada de la red ethereum y un protocolo proof-of-stake (PoS) que permitirá añadir bloques al blockchain del ethereum.

En cierta medida, Casper es el hijo de GHOST, o Greedy Heaviest Observed Subtree. Introducido en el ecosistema ethereum en 2013, el protocolo combate la centralización. Las redes blockchain rápidas crean stale blocks, también conocidos como bloques huérfanos; el ethereum se refiere a ellos como “tíos” para distinguirlos de los bloques parent y child (padres e hijos).

Los bloques tío se verifican como válidos, pero la red los descarta a medida que una cadena más larga se vuelve dominante. Si solo los mineros más rápidos y con mayor potencia de cálculo ganan siempre creando la cadena más larga, la centralización se colaría en la red. En consecuencia, el ethereum elige recompensar la creación de tíos para que otros nodos aparte de los más poderosos puedan participar en la construcción de la cadena.

Los blockchains documentan un registro inmutable de la verdad, por lo que añadir un nuevo bloque con un potencial mínimo de cambios se vuelve primordial. Los protocolos de consenso determinan cómo la cadena añade bloques. Los protocolos de consenso más comunes son el proof-of-work (PoW) y el proof-of-stake (PoS). En el PoW, los mineros añaden bloques a una cadena resolviendo un rompecabezas computacional.

Los mineros con el hardware más rápido y potente tienen ventaja. Esto afecta a la descentralización de la red y abre vulnerabilidades de seguridad que pueden ser explotadas.

El PoS utiliza conceptos de teoría de juegos para crear incentivos para el buen comportamiento y minimizar el mal comportamiento. En lugar de que los mineros compitan entre sí, el PoS proporciona a los validadores que participan un depósito. Si el validador se comporta mal, el este es castigado y su depósito se reduce.

En la práctica, el PoW consume una gran cantidad de electricidad. Además, los mineros están obligados a comprar el hardware más potente posible para maximizar sus posibilidades de ganar el concurso. El PoS reduce o elimina potencialmente los restrictivos costes de hardware y energía.

Casper es un algoritmo PoS para el ethereum. Un validador deposita una participación en un contrato inteligente. A continuación, este ejecuta un nodo para participar en el algoritmo de consenso para proponer nuevos bloques a la cadena. Casper the Friendly Finality Gadget (CFFG) añade los bloques a la cadena. Los validadores reciben recompensas por comportarse correctamente, pero el sistema reduce los depósitos de los validadores que actúan mal.

Casper proporciona responsabilidad detectando violaciones, sabiendo qué validadores han violado las reglas y castigándolos. También proporciona un proceso seguro para que los validadores nuevos ingresen al sistema y los validadores existentes salgan del mismo. Las defensas de seguridad son parte integral de Casper.

Casper tiene la forma de un módulo independiente y está asociado con el mecanismo proof-of-work. En la actualidad, el mecanismo de consenso de ethereum se basa en el PoW. Por lo tanto, el protocolo Casper de primera generación está asociado con el algoritmo existente PoW. El resultado es un sistema híbrido PoW/РоS. En el futuro, los desarrolladores podrán abandonar el PoW a favor de un enfoque diferente.

Desde una perspectiva de seguridad, también es cierto que como superposición modular, si los atacantes comprometen o corrompen el mecanismo de propuesta de bloques, entonces Casper no es de ninguna utilidad. Mientras Casper continúe recibiendo aportes válidos y razonables del mecanismo de propuesta, continuará funcionando con normalidad.

La seguridad del PoS se basa en conceptos teóricos de juego de recompensas y castigos. Como resultado, la seguridad se deriva del tamaño de los depósitos que los validadores confían al sistema. El riesgo es igual a la recompensa. Si un validador deshonesto ve una oportunidad de robar 5 ethers pero esto le costará 100 ethers de su depósito, se produce un comportamiento honesto. Por el contrario, si un validador deshonesto ve una oportunidad de robar 100 ethers arriesgando únicamente 5 ethers de su depósito, es probable que solo lo vea como el coste de hacer negocios.

Como mecanismo de red, Casper debe garantizar la integridad del blockchain y debe estar siempre en funcionamiento.

Las características fundamentales de Casper son la información inequívoca y la estabilidad. La característica de información inequívoca impide la aparición de información contradictoria (una contradicción es posible solo si las reglas son violadas por al menos 1/3 de los validadores). La estabilidad garantiza la capacidad de completar un nuevo bloque, siempre que al menos 2/3 de los validadores sigan el protocolo.

En los diseños estándar PoW, la cadena más larga es siempre definitiva. Casper es más complejo y existen casos extremos en los que simplemente ir con la cadena más larga sería perjudicial. En consecuencia, Casper implementa una lógica más compleja que analiza los nodos y elige la cadena más larga que cumple con ese criterio.

Casper depende de la teoría del juego, y el desarrollo del protocolo depende en gran medida de la investigación y las matemáticas. Se trata de un complejo sistema con muchos detalles. El 15 de noviembre de 2017, Vitalik Buterin y Virgil Griffith publicaron una serie de detalles técnicos sobre el sistema en un artículo titulado “Casper The Friendly Finality Gadget”.

Un documento sin fecha y aparentemente anterior que utiliza el mismo título, pero con un contenido muy diferente y escrito únicamente por Vitalik Buterin se encuentra en el propio sitio web de Vitalik. Este documento cubre algunas de las otras posibles vulnerabilidades de seguridad que Casper reduciría.

Una introducción a Casper escrita por Vlad Zamfir apareció en el blog del ethereum el 1 de agosto de 2015: Introducing Casper “the Friendly Ghost”

El algoritmo de consenso PoW ha tenido un gran éxito. Los bloques se insertan en la cadena, y los usuarios confían en que la cadena resultante sea precisa. Sin embargo, el proceso es lento, consume mucha electricidad y para ser competitivos los mineros se ven obligados a invertir grandes cantidades de dinero en una hardware potente. El enfoque PoS de Casper utiliza la teoría del juego para reducir estos problemas y garantizar la seguridad.

Es posible que Casper se encuentre con algunos obstáculos en el camino, pero gracias a la flexibilidad de tratarse de un mecanismo de superposición modular, los problemas de fijación y las mejoras de codificación se simplifican. Como mínimo, Casper proporciona un pensamiento innovador basado en la investigación y las matemáticas y probablemente proporcionará ideas para una innovación futura.

Preparado por José Rodríguez