Todo lo que siempre quisiste saber sobre el Ethereum Merge

Contexto importante para comprender "The Merge"

Para entender bien qué es "The Merge", vamos a cubrir conceptos clave importantes.

Mecanismos de consenso

00000000000000000003cdd5a7fd45610cc2f0c8cc16693d2e4d1909e9ab8ece

¿Te has fijado en todos esos 0 iniciales? Los mineros deben realizar un inmenso trabajo para encontrar estas salidas múltiples de 0.

Para revisar el algoritmo de minería PoW:

1. Recopila un montón de transacciones no confirmadas.
2. Crea un bloque "candidato" con ellas.
3. Haz un hash del contenido de los datos de ese bloque utilizando una herramienta SHA256.
4. ¿La salida del hash produce suficientes 0 iniciales? (es decir: ¿está por debajo de la dificultad deseada en la red?)
5. Si es así, ¡has ganado! Has encontrado una prueba de trabajo válida. Envía ese bloque a la red y recibe recompensas. Vuelva al paso 1 y repite el proceso.
6. Si no es así, repite el paso 4.

El sistema PoW de Ethereum funciona exactamente igual. Si deseas agregar bloques a la cadena y obtener recompensas por hacerlo, debes invertir en un hardware capaz de realizar el algoritmo PoW billones de veces.

Así es como funciona el modelo de prueba de trabajo. Los mineros gastan mucha energía y tiempo para competir en tratar de encontrar una prueba de trabajo válida, un proceso que sirve para asegurar la red y lograr el consenso.

Hay muchos niveles de consenso

El proceso descrito anteriormente es sólo un algoritmo que ejecuta el software de minería del cliente de Ethereum. La teoría de juegos nos obliga a considerar factores externos solo aplicables al software. Las redes de blockchain, como impulsores fuertes de la actividad social y económica, trascienden a sistemas de la vida real. Por ejemplo, un minero PoW debe utilizar capital para:

1. Comprar un equipo de hardware;
2. Tener acceso a una fuente de electricidad abundante y barata;
3. Tener acceso a una WiFi potente;
4. Prepara el espacio y la infraestructura para alojar las máquinas, el escape de calor, el polvo, etc.

Estos son todos los riesgos que una persona debe asumir para convertirse en "minero" en un sistema PoW. Todos estos elementos son necesarios para que tengas todo lo necesario para enviar pruebas de trabajo válidas y mantener la red en cuestión segura. En la prueba de trabajo, los mineros demuestran que tienen capital en riesgo al gastar energía.

Prueba de participación = otro mecanismo de consenso

La prueba de trabajo es solo uno de los muchos mecanismos de consenso que existen para coordinar las redes descentralizadas. Es el mecanismo de consenso de facto, popularizado por Bitcoin, y copiado por Ethereum.

Pero Ethereum siempre fue diseñado para que su uso de la prueba de consenso de trabajo sea temporal.

Antes de hablar de The Merge, repasemos cómo funciona la prueba de participación, o PoS por sus siglas en inglés.

La prueba de participación es un mecanismo de consenso que, como PoW, se utiliza para dar a una red blockchain las cosas que los mecanismos de consenso deben proporcionar, principalmente:

1. Seguridad de red (sin fraude, sin gasto doble, sin ataques al 51%);
2. Una forma para que los nodos estén de acuerdo en cuál es la cadena "verdadera".

Tezos es una red en producción que utiliza el PoS con éxito; debes apostar (es decir, bloquear) 6.000 $XTZ (el token nativo de la red Tezos) para convertirte en un "baker", el término de Tezos para un validador y un "minero". Arriesgar el capital para sostener una red, según la teoría del juego, incentiva adecuadamente a los actores para que sean árbitros honestos de la red, ya que, de lo contrario, sus inversiones no serían rentables.

Ethereum + Prueba de participación

Ethereum fue diseñado para usar la prueba de trabajo solo temporalmente: los creadores siempre planearon cambiar a la prueba de participación. Dado el éxito indiscutible del método proof-of-work como modelo de consenso para Bitcoin, Ethereum pudo empezar a trabajar con un mecanismo PoW, mientras que el complejo diseño de un proof-of-stake Ethereum podría estar completamente diseñado con un plan para ponerlo en práctica cuando llegara el momento y el sistema estuviera completamente investigado, resuelto y listo.

Para convertirse en un validador de Ethereum, debes apostar 32 $ETH (el token nativo de la red de Ethereum) y ejecuta el cliente de Ethereum en una máquina con alto tiempo de actividad en Internet (¡incluso en un portátil!). Al hacer esto, indicas a la red que verificarás y crearás bloques honestamente. ¿Por qué? Porque está en tu propio interés por hacerlo. Si es deshonesto, perderás recompensas de validación e incluso potencialmente comenzarás a perder tu participación, incluso el valor del token en sí mismo puede caer, lo que significa que, en última instancia, terminarás atacándote a ti mismo.

Conceptos de Ethereum PoS vs Ethereum PoW que debes conocer

• Un bloque en PoW se añade a la cadena por quien resuelve con éxito el puzzle de hashing de dificultad. Un bloque en PoS se añade a la cadena seleccionando un nodo validador al azar para proponer un bloque. Un segundo conjunto de validadores se elige aleatoriamente para verificar el bloque propuesto por el validador.
• El PoW de Ethereum tiene "mineros" responsables de la verificación de los bloques + la adición. El PoS de Ethereum tiene "validadores" responsables de la verificación de los bloques + la adición. Los mineros ganan recompensas por encontrar una solución hash válida, los validadores ganan recompensas por construir un bloque cuando son elegidos al azar para hacerlo.
• Para añadir bloques, Ethereum PoS no requiere un alto consumo de energía, mientras que Ethereum PoW requiere un uso extremo de energía para realizar rápidamente los cálculos de hash. Las estimaciones sitúan la necesidad de energía del PoS en un ~99,95%. menos que PoW.
• La capital en juego en PoW es el tiempo, el hardware y la electricidad de una persona. El capital en juego en PoS es el tiempo de una persona + sus 32 ETH. Teniendo en cuenta el diseño de la teoría del juego, los actores honestos ganan más que los deshonestos.
• El ritmo de los bloques PoW viene determinado por la dificultad de la red, normalmente ajustada para aspirar a un tiempo determinado, que se puede superar o no. Un hash objetivo válido puede tardar una cantidad variable de tiempo en encontrarse. La tasa de bloques PoS cuenta con un tempo fijo. El tiempo en PoS Ethereum se divide en ranuras (12 segundos) y epochs (32 ranuras). Hay varias mecánicas que funcionan en base a este tempo fijo, por ejemplo: cada ranura, un comité de validadores es seleccionado al azar, quienes están encargados de votar si el bloque propuesto por otro validador al azar es válido.

Términos y conceptos de Ethereum + PoS que debe conocer

• Validador: como validador, serás responsable de almacenar datos, procesar transacciones y agregar nuevos bloques a la cadena de bloques; hacer esto requerirá una participación de 32 $ETH + hardware activo + cliente de software. Se espera que los validadores mantengan suficiente hardware y conectividad a Internet para obtener recompensas a través de la validación/propuesta de bloques.
• Reducción: el comportamiento malicioso de un validador puede resultar en que la participación de ese validador se reduzca o sea "slashed" es decir, que se reste en cantidades cada vez mayores (recuerda que puedes ser slashed incluso por comportamientos no maliciosos, como que tu nodo se desconecte).
• Ranura: 12 segundos.
• Epoch: 32 ranuras.
• Mainnet: la cadena "verdadera" actual de Ethereum que funciona con consenso PoW. A diferencia de una red de prueba como Göerli, el Ether vale dinero real en esta red.
• Cliente Ethereum: paquete de software ejecutado por nodos Ethereum que consta de dos capas: ejecución y consenso. El nodo que ejecuta el cliente podría ser un nodo completo o un nodo minero.
• Capa de ejecución: capa del cliente de Ethereum responsable de la ejecución de las transacciones y de la gestión del estado. Aquí es donde la EVM ejecuta los códigos de operación y la lógica de programación. Entre los clientes de ejecución se incluyen: Geth, Erigon y Nethermind.
• Capa de consenso: capa del cliente de Ethereum responsable del consenso. Aquí es donde las reglas sobre lo que hace válido un bloque o una transacción. Entre los clientes consenso para la cadena Beacon se incluyen Lighthouse, Prysm y Teku.
• The Beacon Chain: una cadena de bloque separada que usa Proof-of-stake, creada el 1 de diciembre de 2020. Existe de forma completamente paralela a la Mainnet de Ethereum y ha estado en producción desde su creación, utilizándose para pruebas. Una vez que esté lista, se convertirá en el nuevo motor de consenso en el que se ejecutarán las futuras transacciones de Ethereum.

Bien, ¿qué es The Merge?

Ahora que hemos cubierto muchos términos importantes y el contexto general debería ser más fácil entender qué demonios es "The Merge".

La transición de Ethereum a proof-of-stake se dividió originalmente en dos partes principales (excluyendo las bifurcaciones duras como Berlín y Londres, que se produjeron como actualizaciones generales de Ethereum anteriores a la fusión):

1. Lanzamiento de la cadena Beacon. La cadena Beacon es una cadena de bloques de PoS paralela independiente que se utilizó para realizar pruebas sin afectar a Ethereum Mainnet ni a cientos de miles de millones de dólares asegurados en ella. Otra razón importante para lanzar la cadena Beacon antes de la fusión oficial fue dar tiempo suficiente a los stakers para apostar: es necesario que haya suficientes ETH apostados para asegurar suficientemente la red. En el momento de escribir, la cadena Beacon tiene capacidad para 14.000.434 ETH.
2. The Merge. La fusión de la capa de consenso de la cadena Beacon con el estado EVM de Ethereum Mainnet.

The Merge, o fusión, cambiará efectivamente la forma en que los clientes de Ethereum agrupan actualmente las capas de ejecución y de consenso, separándolas en sus propios clientes separados. Esto significa que un nodo completo de PoS Ethereum puede ejecutar un cliente con Geth (ejecución) + Lighthouse (consenso), o cualquier variación posible de los clientes de ejecución/consenso. Y todo esto lo hará en tiempo real.

Vale, The Merge es el último paso en la actualización de Ethereum al método Proof-of-Stake, pero ¿qué está pasando realmente?

Así que ahí lo tienes. Después de leer este artículo, deberías estar familiarizado con todos los términos y conceptos importantes relacionados con los sistemas de consenso de la cadena de bloques, en particular con la prueba de trabajo y la prueba de participación. Cuando alguien te pregunte qué es The Merge, la respuesta natural debería ser "El último paso en el proceso de transición de Ethereum del modelo de seguridad PoW al PoS".

¿Es este cambio arriesgado? ¡Claro! La prueba de trabajo es un modelo de seguridad probado que ha proporcionado a Bitcoin un tiempo de actividad casi perfecto durante más de dos décadas. Por otro lado, la prueba de participación es un modelo de seguridad bastante nuevo y más complejo. Queda por ver si el modelo hará bien para asegurar los cientos de miles de millones de dólares en la red Ethereum.

Una vez que Ethereum alcance su hito de prueba de participación, hay muchas más actualizaciones que están destinadas a ayudar a Ethereum a aumentar la escalabilidad y a descentralizarse aún más. Estos próximos hitos incluyen:

1. The merge: PoW Ethereum muere, PoS Ethereum comienza (próximamente el 15 de septiembre)
2. The Surge: se utilizará el sharding para ayudar a la escalabilidad, en particular para los rollups (por determinar)
3. The Verge: clientes sin estado, que facilitan el funcionamiento de los nodos de Ethereum (por determinar)
4. The Purge: eliminación de deudas técnicas + eliminación de datos históricos (por determinar)
5. The Splurge: características adicionales, novedades (por determinar)

¿Qué te parece? ¿Podrá servir la "actualización" de Ethereum a un nuevo modelo de seguridad? ¿Deberían haberse quedado con el consenso PoW, dado que es un modelo de seguridad aparentemente fiable? ¿Hará esto que la adopción de Ethereum se generalice o la perjudicará a largo plazo?

Un agradecimiento especial a CryptoPunk 6068 por prestar su experiencia investigadora para escribir este artículo.