Modelo UTXO VS Modelo basado en cuentas. Qué sistema Blockchain parece el mejor?

La mayoría de las criptomonedas funcionan con la tecnología UTXO, que se basa en el principio de validez individual y absoluta para cada transacción, de forma muy parecida al dinero físico. Tal y como se aplica en Ethereum, el modelo basado en cuentas realiza el seguimiento de los saldos de los usuarios a través de un sistema de contabilidad independiente. Este artículo profundiza en el funcionamiento fundamental de ambas redes, destaca sus principales diferencias y ofrece una visión concisa de cada una de ellas.

Introducción para principiantes

¿Es nuevo en Bitcoin? Además de entender qué tipo de activo es, también necesita conocer la tecnología blockchain de BTC. Cualquier digital debe ser transferible. La transferencia de fondos a través de blockchain la inicia el propietario, formando así una transacción que notifica a la red la cantidad que se intercambia y la identidad del nuevo propietario.

Los modelos predominantes en la tecnología blockchain son el sistema UTXO (Unspent Transaction Output) y el sistema de cuentas. Bitcoin funciona con los resultados no gastados, mientras que Ethereum utiliza el sistema de cuentas.

Blockchain: Un sistema de estado dinámico

En primer lugar, es importante entender blockchain en sentido amplio como un sistema de estados. Un sistema se considera un estado si está programado para recordar las interacciones del usuario y los eventos pasados. La información almacenada se califica como el estado del sistema, y blockchain se define como un sistema con estado. El sistema experimenta una transición de estado cuando aparece un nuevo bloque de acuerdo con su Protocolo.

Independientemente de si la blockchain emplea la red de cuentas o UTXO, el mecanismo básico sigue siendo el mismo: las transacciones de los usuarios (TX) se difunden a través de la red y, con cada nuevo bloque añadido, algunas de ellas se registran de forma permanente. Los saldos de las partes participantes se actualizan durante la transición al nuevo estado.

El modelo basado en cuentas

El modelo de cuenta se refiere al sistema bancario en el que su dirección tiene un saldo determinado o una representación numérica del valor almacenado en la cuenta. Cualquier movimiento de saldo no es más que una operación matemática en el servidor del banco.

Profundicemos ahora en la red contable de la blockchain. Este sistema (utilizado en Ethereum), similar a una cuenta bancaria, representa los activos como saldos en cuentas.

Cada monedero de Ethereum tiene saldo, almacenamiento y la posibilidad de acceder a otras cuentas o direcciones. Cuando se recibe la primera suma en el monedero, se añade una cuenta controlada por clave privada al estado global y se almacena en todos los nodos de la red. El despliegue de un contrato inteligente crea una cuenta controlada por código que puede almacenar fondos y redistribuirlos en función de los términos definidos en la lógica del contrato.

La ejecución de transmisiones reduce el saldo de la cuenta del emisor y aumenta el del receptor. Para protegerse de los ataques de repetición, cada transacción de Ether lleva asociado un nonce, un número total que garantiza que la transacción no puede ejecutarse más de una vez.

Las comisiones en Ether se calculan en función de los recursos computacionales consumidos y no del espacio de memoria ocupado. Eso se alinea con la visión de Ethereum de convertirse en un ordenador mundial.

Modelo UTXO. ¿Por qué es innovador este sistema?

Utxos explicó

Bitcoin funciona como un libro de contabilidad público. Contiene registros de cada una de las transacciones realizadas en la red denominada UTXO. Pero, ¿qué es UTXO?

El significado de UTXO puede definirse como una blockchain que no tiene monederos en la capa de protocolo. En su lugar, almacenan monedas como una lista de salidas de transacciones no gastadas (UTXOs), lo que significa que cada salida representa el saldo de monedas (por ejemplo, BTC) de un usuario controlado por una dirección específica.

El término “salida de transacción no gastada” viene del hecho de que el sistema es una salida de una transacción recibida por un usuario, que puede gastar en el futuro ya que aún está “no gastada”. Las TX se generan consumiendo salidas existentes y creando otras nuevas en su lugar.

El principio de transmisión de la información

Bitcoin, al ser una criptomoneda UTXO, es un innovador método anónimo de intercambio. Una transferencia BTC no es A+B=C; es una estructura más engorrosa con entradas y salidas.

• Las entradas son fondos que alguien nos envió en su día.
• La salida es lo que vamos a enviar en la transacción actual.
• Las sumas de las entradas se suman y forman una suma para su posterior envío.

Utxo explicó lo siguiente: tomemos una transacción con 1 entrada y 1 salida. Un Satoshi (SAT) es actualmente la unidad Bitcoin más pequeña de la blockchain. El usuario №1 envía al destinatario 50.000 SAT. Tenemos:

• Entrada 50.000 SAT.
• La salida es la dirección del destinatario y una cantidad a recibir (50.000 SAT)

El usuario 2 envía 11.500 SAT. Ahora tenemos 2 salidas separadas de transacciones no gastadas con una suma total de 61.500 SAT, la cantidad que usted ve en su monedero como destinatario.

Hay algunas reglas importantes para estas entradas y salidas.

• Puede haber cualquier número de ellos.
• La suma de las salidas no debe superar la suma de las entradas. Por regla general, hay más entradas que salidas. En este caso, se forma el cambio y devuelve la diferencia al emisor.
• Cada entrada sólo puede utilizarse una vez.

¿Cómo interactúan las entradas y las salidas? Veamos cómo funciona una transacción desde dentro.

El hash de entrada

• El hash de salida anterior es el hash de otra transacción de la que llegaron estas monedas, que gastaremos ahora.
• Localizar el índice de la salida anterior del TX, que vamos a gastar. Como ya se ha mencionado, puede haber varias salidas de un TX, por lo que es importante saber cuál se utilizará – para ello, las salidas están numeradas.
• Los dos primeros elementos hacen referencia a una de las salidas de otra transacción realizada en el pasado.

ScriptSig es un script de desbloqueo escrito en un lenguaje especial de scripting de Bitcoin.

El hash de salida

• El valor es el número de SAT que enviaremos
• ScriptPubKey es el script de bloqueo que prescribe la condición bajo la cual se pueden gastar los fondos en esta salida. Es decir, este programa bloquea los fondos en la salida.

El resultado de la transacción es una cámara acorazada con un testamento y un tesoro en su interior. Y esta cámara acorazada sólo puede ser abierta por alguien que cumpla las condiciones descritas en el testamento. Esta condición es el hecho de poseer una clave privada. ¿Cómo se determina quién puede gastar dinero de la cámara acorazada? Eso lo determina el parámetro PubKeyHash. El propietario de la clave privada, que corresponde a la clave pública en el hash, puede gastar el dinero.

En el script de desbloqueo, el destinatario pondrá su clave pública y añadirá una firma digital (datos de la clave privada y datos de la transacción) como su clave privada. La firma digital indica que se dispone de la clave necesaria, pero no se revela el registro de claves. ¿Por qué no sólo una clave privada? Porque, por razones de seguridad, no puede mostrarse a nadie.

A la salida de la transacción anterior, el script de bloqueo se conecta al script de desbloqueo a la entrada de la transacción actual. Para este procedimiento, es necesario tomar la clave pública del destinatario del script de desbloqueo y hacer una copia de la misma. A continuación, la copia se convierte en un comando hash. Aquí el hash se compara con lo que el remitente ha especificado en la carpeta hash. Si hay una coincidencia, el destinatario ha mostrado la clave primaria correcta, y se le declara como el propietario legítimo de los fondos en la salida.

Técnicamente, no son los Bitcoins lo que nos damos, sino el derecho a usarlos. Cuando has enviado un Bitcoin, eso no significa que lo poseas. Para demostrar que posees una moneda, tienes que hacer otra transacción, pero ya no eres el propietario de esas monedas. Por cierto, es posible que tengas que pagar impuestos sobre las TX de criptodivisas.

Productos no gastados: una analogía con el dinero en efectivo

Para entenderlo mejor, considérelo como un sistema monetario físico en el que los usuarios controlan diferentes cantidades de efectivo.

Un poseedor de 50 SAT puede tener uno solo por valor de 50 SAT o una combinación de salidas más pequeñas iguales a 50 SAT. Esto es similar a cómo una persona que posee 50 dólares puede tener un único billete de 50 dólares o una combinación de billetes más pequeños.

Los bloques anteriores no pueden modificarse ni reducirse, por lo que los resultados de la transacción deben gastarse en su totalidad. Si el usuario desea gastar sólo una parte, el importe restante (importe de salida menos el importe deseado) se devuelve a la dirección del usuario como cambio.

Por ejemplo, si uno gasta 10 SAT de un UTXO que vale 50 SAT, la transacción crea dos salidas: una salida de 10 SAT al receptor y una salida de 40 SAT de cambio de vuelta al propietario original. Esto es análogo a si uno diera 50 dólares y recibiera 40 dólares en cambio del receptor.

A diferencia del efectivo, el receptor nunca se queda con el cambio. En cambio, se devuelve inmediatamente a la dirección del propietario original. Otra diferencia es que los billetes en efectivo tienen denominaciones fijas, como 1, 5 o 10 dólares. Las salidas no gastadas pueden tener cualquier valor, como 2,83636.

Dado que el modelo funciona sin cuentas ni monederos a nivel de protocolo, el mantenimiento del saldo del usuario recae en el lado del cliente. Los monederos hacen un seguimiento de las direcciones controladas por el usuario y rastrean las TX asociadas a ellas en la blockchain. La suma de todas las transacciones no gastadas determina las salidas de saldo actuales que el usuario puede controlar.

Comparación de UTXO con el sistema de cuentas

Por ahora, tenemos la red Account, y UTXO explicada. Pero, ¿cuáles son las diferencias?

Mantener un registro global de saldos

El sistema basado en cuentas mantiene un registro global y exhaustivo de todas las claves privadas y saldos de cuentas. Esta información se almacena en todos los nodos de la red y constituye el estado global del sistema.

En cambio, el estado global del sistema UTXO se define como el conjunto de todas las salidas de transacciones y se amplía constantemente con nuevas salidas. Mientras tanto, el estado global en el modelo de cuentas se actualiza constantemente, con saldos de cuentas que cambian como resultado de las TX. El estado del sistema es una lista de cuentas y sus saldos correspondientes.

Registro del estado del sistema

La principal diferencia entre UTXO y la red Account radica en el registro de la transición de un estado al siguiente. El modelo Account mantiene una base de datos de estados de la red, mientras que UTXO registra el movimiento de activos como un grafo acíclico dirigido (DAG) entre direcciones. El DAG no permite conexiones circulares entre nodos.

La figura de la izquierda muestra el DAG del modelo UTXO. Cada estado simboliza un bloque en la cadena de bloques. Cada salida de transacción representa un nodo en el DAG y una o más aristas que emanan de la salida de transacción. Así, una nueva salida de transacción no tiene ninguna arista saliente. En el ejemplo anterior, las salidas de transacción 3, 5, 6 y 7 no se utilizan.

El gráfico de la derecha representa el modelo de cuenta. El estado de cada nuevo bloque se actualiza en función de los TX del bloque. El número de saldos permanece constante y no depende del número de TX mientras el número de contratos inteligentes permanezca constante.

En el modelo de cuenta, el conjunto actual de saldos constituye el estado global. En el ejemplo anterior, se trata del conjunto de saldos A, B y C. Los saldos de usuario se actualizan globalmente.

En el UTXO, sólo se registran las entradas de transacciones. El gráfico completo de salidas de transacciones (tanto gastadas como no gastadas) representa el estado global. Cada transacción tiene el potencial de cambiar el estado, pero las transiciones de estado constantes no son prácticas. Todos los miembros de la red deben permanecer sincronizados en el estado actual. Desarrollar un mecanismo de consenso que sincronice todos los nodos resulta cada vez más difícil a medida que se producen transiciones de estado con mayor frecuencia.

A medida que aumenta la frecuencia de las actualizaciones de estado, se convierte en un problema alcanzar un estado incoherente en el que algunos nodos tienen una comprensión diferente de los eventos anteriores. En consecuencia, cada nuevo bloque representa un cambio en el estado del sistema, y los TX se agrupan en bloques.

Sin embargo, las criptodivisas no son sólo un medio de intercambio; cada día tienen más funciones. Por ejemplo, Ethereum y Bitcoin llevan tiempo integrándose en los sistemas de los casinos.

Sistemas híbridos

El sistema blockchain de QTUM ejemplifica la utilización de una estructura híbrida que combina el sistema de monedas Utxo y los modelos de cuenta. La elección de incorporar el modelo UTXO, realizada durante la creación de Qtum, estuvo impulsada por el deseo de construir un blockchain versátil y seguro adecuado para el uso empresarial. En el momento de su adopción, el modelo UTXO se consideró más seguro que el sistema de cuentas.

Con la inclusión de la Capa de Abstracción de Cuentas (AAL), Qtum permite crear y ejecutar contratos inteligentes utilizando el modelo de cuentas popularizado por Ethereum. La AAL fusiona UTXOs en una nueva transferencia una vez que dos o más son accesibles al código del contrato. Qtum también funciona con el protocolo Proof of Stake de BlackCoin, que especifica pruebas paralelas de salidas no gastadas.

Datos definitivos

En conjunto, ambos sistemas cumplen el requisito de mantener saldos exactos en un sistema de consenso.

Ventajas del modelo UTXO

• Privacidad: el sistema ofrece un mayor grado de privacidad, especialmente cuando los usuarios utilizan nuevas direcciones para cada transferencia. Para una privacidad aún mayor, pueden considerarse técnicas avanzadas como las firmas en anillo.
• Escalabilidad: la capacidad de procesar varias salidas simultáneamente permite las transmisiones paralelas y fomenta los avances en escalabilidad.

Ventajas del modelo de cuentas:

• Eficiencia: el sistema es más eficiente, ya que sólo requiere que cada transferencia valide que la suma emisora tiene saldo suficiente para completarla.
• Simplicidad: la red Ethereum eligió este modelo para facilitar a los desarrolladores la creación de contratos inteligentes complejos, especialmente los que implican información sobre estados. Por ejemplo, un contrato inteligente realiza un seguimiento de los estados para ejecutar diferentes acciones basadas en ellos. La naturaleza apátrida de UTXO requeriría que los TX transportaran información de estado, lo que haría innecesariamente complejo el diseño del contrato.

La principal desventaja del segundo sistema es su susceptibilidad a los ataques de doble gasto. Para contrarrestarlo, cada monedero de Ethereum tiene un nonce público que aumenta en uno con cada transacción realizada, lo que garantiza que la misma transferencia no pueda enviarse varias veces.

Ambos modelos tienen pros y contras, y permiten realizar transferencias transfronterizas con una tecnología completamente nueva. Algunos blockchain eligen el UTXO para capitalizar los avances e innovaciones desarrollados a través del blockchain Bitcoin.