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Algorand, la blockchain de tercera generación para transacciones rápidas

Algorand imagen de portada

En este artículo explicaremos qué es Algorand, un proyecto blockchain de alto nivel, diseñado por el criptógrafo Silvio Micali, centrado en el procesamiento de transacciones a alta velocidad y smart contracts de alto nivel para las finanzas descentralizadas.

Equipo y origen de Algorand

Algorand fue creada por Silvio Micali, profesor del MIT y ganador del premio Turing, especialista en criptografía, reconocido por sus trabajos sobre criptografía asimétrica. Sin embargo, su reconocimiento en el mundo del cripto es conocido por haber creado las pruebas de conocimiento cero junto a Shafirira Goldwasser.

Micali se interesa por la blockchain y por el Bitcoin en 2015, cuando empieza a profundizar el tema y decide que puede mejorar las especificaciones de Bitcoin y de Ethereum, lo que le llevó a asociarse con Nickolai Zeldavich, colega del MIT que trabajaba como jefe de Sistemas Distribuidos y participaba en Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory.

La primera prueba se realizó utilizando los servidores de Amazon y se forzó el sistema hasta los 500.000 usuarios concurrentes en la red. Las pruebas fueron un éxito, a pesar de ser una opción no pulida, por lo que decidieron comenzar la creación de Algorand.

Al principio solo trabajaban 11 personas en el proyecto, que se reunían en casa de Micali. 

En febrero de 2018 logró un capital semilla de 4 millones de dólares y otros 62 millones en octubre. Ese mes, se nombró a Steve Kokinos como CEO y se cambió el modelo de negocio, buscando contratar a cualquiera con el talento para hacer escalar el proyecto.

En mayo de 2019 se hizo público por primera vez el trabajo de Algorand, lanzando su primera testnet. Al mismo tiempo, se lanzó el Programa Universitario Global al que se invitó a las principales universidades de Estados Unidos, Europa, Canadá, Oriente Medio y China.

Al mismo tiempo, se lanzó la primera subasta de tokens ALGO y una semana después, el token estaba listado en los principales exchanges de criptomonedas del mundo.

¿Qué es Algorand?

Algorand es un proyecto de blockchain de alto nivel y tercera generación, centrado en el procesamiento de transacciones a alta velocidad y en los smarts contracts de alto nivel para finanzas descentralizadas.

El objetivo de Algorand es muy claro, ya que es una red diseñada y construida para ser escalable, económica, extensible y altamente programable.

Algorand busca convertirse en una plataforma dedicada a ofrecer aplicaciones descentralizadas y DeFi de alta velocidad que sean accesibles para todo el mundo. Para lograr esto, Algorand utiliza un sistema de blockchain sin permisos, por lo que cualquiera puede formar parte de ella, dentro de un sistema transparente en el que todos pueden alcanzar el éxito a través de proyectos y aplicaciones descentralizadas.

Para hacer frente al Trilema Blockchain, Algorand está basado en un potente y rápido protocolo de consenso que puede ser aprovechado por cualquier usuario con una potencia computacional mínima, que posea ALGO y esté en línea. Todos estos elementos le ofrecen el derecho a ser elegido para participar en el consenso de bloques de Algorand, que es un derivado del sistema de Prueba de Participación o Proof of Stake.

Además, Algorand centra su desarrollo en la creación de herramientas que faciliten el despliegue de aplicaciones descentralizadas y toda la infraestructura que necesitan.

¿Cómo funciona Algorand?

En primer lugar, Algorand es una blockchain sin permisos, lo que permite eliminar cualquier tipo de barrera de uso y evolución del protocolo. La idea principal de este principio es garantizar un alto nivel de descentralización, escalabilidad y seguridad.

En segundo lugar, Algorand se basa en un protocolo de consenso derivado del Proof-of-Stake que se llama Pure Proof of Stake o PPoS, que se creó para garantizar la total participación de los usuarios, ofreciendo más protección y velocidad. El uso de este consenso busca mejorar la velocidad de producción de bloques en pocos segundos, lo que podría permitir una gran escalabilidad en la red, atendiendo a miles de usuarios de forma concurrente, sin apenas costes de espera ni tarifas de comisión.

Pure Proof of Stake, ¿cómo funciona?

Este protocolo Pure Proof of Stake del que hablamos es el principal pilar de la velocidad y la escalabilidad de la red Algorand. La idea de este protocolo es permitir una resistencia a fallas bizantinas lo suficientemente segura, mientras aporta gran velocidad en la generación y validación de bloques dentro de la red. Al mismo tiempo, PPoS es capaz de soportar un gran número de usuarios de forma concurrente y escalar de forma correcta a medida que aumenten los validadores de la red.

El resultado es que Algorand es capaz de manejar en su estado actual de red unas 2.000 transacciones por segundo sin problemas. En este sentido, el mayor pico de uso de Algorand se dio el 4 de marzo de 2021, con más de 39 millones de transacciones registradas. Esto significa que Algorand tiene la capacidad para generar bloques cada 4 segundos, por lo que se trata de una de las blockchains más rápidas.

Otra de las características de Algorand es que cualquier usuario en línea que posea tokens ALGO puede participar en el sistema de Pure Proof of Stake. Es decir que este protocolo elimina la barrera de Proof of Stake de tener una determinada cantidad de tokens retenida para participar en el proceso de selección, generación y validación de transacciones y bloques.

Esto permite diversificar y descentralizar aún más el proceso y elimina la necesidad de que los usuarios deban exponer sus claves de gasto para lograr un consenso, en su lugar, los usuarios que quieran participar solo tienen que generar y registrar una clave de participación.

Proceso de selección aleatorio y seguro

Otro punto a favor de este sistema es que la selección del nuevo validador se da gracias a un seed que es indicado en cada nuevo bloque generado. El papel de esta semilla es la de servir de punto de inicio para el proceso de selección de próximo nodo validador dentro de Pure Proof of Stake.

Cuando la semilla llega a la red, los nodos la toman, calculan su valor y develan el secreto de la misma. La semilla indica el listado de nodos que ha sido elegido para el próximo ciclo de validación. Este secreto está protegido por una función criptográfica autoverificable (VRF) que relaciona la clave de participación del nodo con la semilla.

De esta forma, cada nodo solo debe tomar una semilla, su clave de participación y al aplicar la función VRF, sabrá si ha sido elegido para el próximo ciclo de generación. Todo este proceso sucede en menos de un segundo por un hardware tan poco potente como un smartphone.

A partir de aquí, se inicia el proceso de generación de bloque. Para ello, los nodos proponen un bloque y se selecciona un comité de votantes para la propuesta del bloque. Si una gran mayoría de los votos son de participantes honestos, el bloque puede ser certificado.

Mejorar la seguridad

Cada nodo elegido por la semilla, tendrá un voto ponderado por la cantidad de tokens ALGO dentro del grupo de selección. Es decir, si un nodo ha sido elegido, su poder de voto será mayor mientras más tokens ALGO tenga en su poder. Así, cuando hay que votar, cada nodo tiene un poder de voto. El primer proceso de votación se realiza hasta llegar al quorum necesario para obtener la cerficación.

A continuación, un comité de certificación, elegido por los nodos seleccionados, certifica los votos. Este comité debe certificar que los nodos votaron de forma correcta, vigilando doble gastos y otras operaciones maliciosas. Se trata de una línea de defensa final contra ataques.

Si finalmente el bloque se certifica, se crea una nueva semilla de selección y se envía el bloque a la blockchain de forma definitiva, para que el proceso se reinicie.

En este punto, los participantes del proceso reciben su recompensa por el trabajo realizado. Las recompensas son proporcionales a su participación por cada bloque que se comprometa en la cadena.

Los nodos

Otro punto diferencial de Algorand es la estructura de sus nodos. En este sentido es posible encontrar:

Relay Nodes o Nodos de Retransmisión

Estos nodos actúan como puntos de conexión con otros nodos, se trata de puntos de distribución que permiten conectar distintos puntos de la red de forma rápida. Este sistema permite reducir los datos que se transmiten a la red, ahorrando ancho de banda y maximizando la velocidad. Estos nodos también realizan procesos de deduplicación de mensajes, comprobación de firmas y otros pasos de validación para propagar los mensajes de forma más eficiente.

Nodos de participación o Participation Nodes

Estos son los bloques que se encargan de la generación, votación y validación de los bloques en Algorand. En cierta forma, son el equivalente a los mineros en el Proof of Work o los nodos staking de Proof of Stake. 

Vault, una nueva forma de contabilidad en blockchain

Otra innovación de Algorand está en la forma en que su token ALGO se genera y se gestiona en la blockchain. Vault es un sistema de bootstraping o creación inicial de monedas completamente distinto.

Se trata de un sistema que permite desvincular el seguimiento de saldos de cuentas y de las transacciones. Así, Vault solo crea un historial reciente de las operaciones, donde las operaciones más antiguas no tienen ninguna relevancia.

Vault permite usar sharding para:

  • Fragmentar el estado de la cuenta entre nodos, de forma que cada nodo no necesite almacenar el estado de todas las cuentas.
  • Permitir que todas las transacciones sean validadas por todos los nodos, utilizando un árbol Merkle para almacenar la información del saldo de cada cuenta.
  • Almacenar en caché adaptativamente las capas superiores del árbol Merkle para que el costo de ancho de banda de transferir pruebas de Merkle crece logarítmicamente con el número de cuentas.

Este sistema evita que una cuenta pueda sacar monedas de la nada y crea una capa de defensa contra doble gasto, agiliza la contabilidad y hace que la blockchain de Algorand sea más eficiente en términos de espacio que Bitcoin o Ethereum.

Vault también dispone de un sistema de certificados criptográficos que reduce el coste de las validaciones de bloque. Gracias a este sistema, una blockchain de Algorand con 500 millones de transacciones podría caber en 500 MB de espacio, lo que supone una reducción del 90% con respecto a otras blockchains como la de Bitcoin o Ethereum.

Smart Contracts

El principal objetivo de Algorand es justamente expandir los Smart Contracts. Para ello, ha creado los Smart Contracts 1 (ASC1), utilizando el lenguaje TEAL o Transaction Execution Approval Language y su binding en Python, PyTEAL.

TEAL es un lenguaje basado en stacks que se traducen en un bytecode inyectado en las transacciones de Algorand, donde se pueden comprobar los parámetros de transacción y aprobarla como si fuera una firma. Cada programa solo tiene acceso a la lectura de las transacciones vinculadas y no pueden modificar ni crear transacciones, solo rechazarlas o aprobarlas.

Los programas TEAL deben ser cortos y ejecturarse rápidamente, ya que lo hacen en línea junto con la comprobación de la firma, de las reglas de equilibrio y otras comprobaciones de las transacciones y validación de bloques. Gracias a esta característica única es posible crear aplicaciones útiles en menos de 100 instrucciones, lo que junto a la blockchain rápida, permite ejecutar smart contracts muy rápidamente.

En este sentido, un smart contract escrito en TEAL tarda unos 5 segundos y no cuesta más que 0,001 ALGO en ejecutarse.

Los smart contracts de Algorand cuentan también con funciones para crear cuentas de depósito y garantía, pagos de préstamos y ejecución de comisiones, órdenes limitadas, suscripciones, obligaciones garantizadas, desembolsos regulados y automatizados, comisiones recurrentes programadas y deuda recurrente, gestión delegada de cuentas de alta seguridad, interfaz con proveedores de datos fuera de la cadena, transferencia atómicas entre cadenas, intercambios descentralizados, validación de reembolsos y cross-chain atomics swaps.

Los smart contracts también pueden diseñarse en otros lenguajes como JavaScript, Java o Go, lo que mejora las opciones para programar smart contracts.

Principales características del proyecto

Finalmente, entre las principales características de la red Algorand, destacan:

  • Bajo requerimiento de cálculo, por lo que no se necesita un gran consumo de energía para la minería.
  • Acuerdo rápido, toda la comunidad está de acuerdo con el siguiente bloque y confirma la transacción con latencias bajas.
  • Delegación, ya que los poseedores de tokens pueden delegar sus tokens si desean participar en el consenso.

Probabilidad de bifurcación baja, ya que los usuarios pueden confiar en un nuevo bloque tan pronto como aparezca. Incluso si la red está particionada temporalmente, Algorand asegura que ningún usuario tenga puntos de vista divergentes en la transacción confirmada.

Descentralización verdadera: ya que la red no está controlada por un grupo de validadores o de mineros.

ALGO, el token nativo de Algorand

El token de Algorand, ALGO, sirve en primer lugar para la gobernanza de la blockchain y la toma de decisiones sobre la plataforma. En este sentido, existen unos 10.000 millones de tokens ALGO. 

En este sentido, se plantea que durante los primeros cinco años se inyecten unos 3.000 millones de tokens ALGO en el mercado. Del total de tokens, se planea ofrece una recompensa por participación, distribuida a lo largo del tiempo, de unos 1.750 millones de tokens ALGO. 

Otros 2.500 millones de tokens ALGO son para los relay nodes y otros 2.500 para la fundación Algorand&Algorand. Mientras que existe una subvención a usuarios finales de 250 millones de tokens ALGO.

Los tokens ALGO están disponibles para comprar, vender o intercambiar en Binance, Coinbase Exchange, Huobi Global, KuCoin o Kraken entre otros.

Futuro del proyecto

El futuro inmediato de Algorand pasar por lo que han denominado como FutureFi o Future Finance, que no es más que la maximización de las capacidades DeFi de la red. Para ello, se busca crear una capa 2, que sería una especie de sistema off-chain, que permitirá escalar las posibilidades de la red, junto con un sistema de almacenamiento descentralizado de datos.

Uno de los puntos fuertes de Algorand es que ha logrado despertar el interés del mercado, por lo que cuenta con el respaldo de algunas de las empresas más grandes del sector y también de las principales universidades del mundo, que se han involucrado en el desarrollo de futuras características y mejoras.

Conclusión

Algorand no solo es una de las blockchains más rápidas que existen. Esta plataforma de tercera generación es también una de las más escalables. En este sentido, gracias a la participación de la comunidad científica y de la comunidad criptográfica, con las grandes empresas del sector trabajando en ella. 

Por ello, aunque podríamos decir que todavía está dando sus primeros pasos, Algorand es uno de los principales protagonistas de la actualidad criptográfica y un proyecto que habrá que vigilar de cerca, ya que es uno de los más prometedores que existen.

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