¿Qué función realiza un Stake Pool en Cardano?

Stake Pool: Entidad de la red  que, entre otras cosas, se encarga de producir y validar bloques. Puede  actuar individualmente, o como tercero en nombre de varios usuarios de  la red que lo elijan para ello.
 
Stake: Cantidad de ADA delegada a un Stake Pool que controla un usuario, o cantidad de ADA que controla un Stake Pool.
 
Slot: Unidad de tiempo de la red Cardano que dura un segundo, dentro de cada Slot puede existir la posibilidad de crear un bloque.
 
Slot Leader: Stake Pool que se le ha asignado la posibilidad de crear un bloque para un Slot en particular.
 
Verified Random Function (VRF):  Función aleatoria verificada que se usa, entre otras cosas, para saber  si eres elegido como Slot Leader para un Slot en particular.
 
CÁLCULO DE FIRMA SLOT OUROBOROS: Los factores que se tienen en cuenta son la llave vrf, el % de stake activo (sigma), el factor de descentralización d y un parámetro llamado nonce  que es aleatorio.
 
Key Evolving Signature (KES): Llave evolutiva de firma, usada por los Stake Pools para firmar los bloques que producen.
 
Number that can be Only used Once (Nonce): Número que puede ser usado una sola vez, es uno de los valores de entrada de la VRF.
 
Proof of Stake: Prueba de participación. Algoritmo de consenso de una Blockchain, en cardano se le llama Ouroboros.
En términos simples, un Stake Pool de la red Cardano, es un  participante en el algoritmo de consenso Proof of Stake, llamado  Ouroboros.
Durante la fase Shelley, la red Cardano utilizará Ouroboros Praos. Donde las principales funciones de un Stake Pool son:
 
1- Forjar nuevos bloques
2- Verificar nuevos bloques
3- Confirmar transacciones
La figura de abajo ilustra los pasos generales que debe realizar un Stake Pool para crear un bloque.
 
1- Para cada Slot, que dura 1 segundo, el Stake Pool usa la  VRF para chequear si es un Slot Leader. Dicha función toma como valores  de entrada: El ID del Slot, el Nonce, y las llave VRF para firmar, y  genera un valor aleatorio como salida. Si el valor de salida es menor  que cierto umbral, que es determinado por el Stake relativo del Stake  Pool, entonces es coronado como el Slot Leader para ese Slot en  particular. Mientras mayor sea el Stake de un pool, más probabilidad  habrá de que se convierta en un Slot Leader.
2- Si un Stake Pool es asignado como Slot Leader, entonces  firma el bloque usando la llave de firma KES, junto con la salida  computada por la VRF, la prueba de que fue elegido como Slot Leader, y  las transacciones pendientes de la red.
3- Finalmente, este nuevo bloque creado por dicho Stake Pool, es transmitido hacia otros nodos de la red.
 
Ya que un Stake Pool necesita estar comprobando a cada  segundo si es elegido Slot Leader, se hace imperativo que los Stake Pool  estén en línea el 100% del tiempo, para asegurarse de que puedan  producir un bloque en caso de ser elegido como Slot Leader.
El valor del Nonce usado en la VRF es usado como un valor  semilla para generar un número aleatorio. Es creado al realizar un hash  con las salidas generadas por las ⅔ primeras VRF de los bloques del  epoch anterior.
 
Si un Stake Pool no está forjando bloques, aun así juega un  rol dentro de la red mediante la verificación de bloques y confirmación  de transacciones.
  1. El Stake Pool usa la VRF para comprobar si es elegido como Slot Leader para cada Slot.
  2. Un nuevo bloque es recibido por los Nodos emparejados con el suyo.
  3. El Stake Pool verifica la prueba VRF del bloque, usando la  llave pública de verificación VRF del correspondiente Stake Pool que  firmó el bloque. Si es válido, se añade a la blockchain local.
Una propiedad interesante de Ouroboros Praos es que cada  Stake Pool intenta independientemente determinar con la VRF si es o no,  elegido como Slot Leader. El calendario de asignación de liderazgo no es  conocido de forma previa, y los pooles solamente sabrán quién fue  elegido como Slot Leader cuando el bloque sea recibido y verificado.
 
También puede ocurrir que coincidentemente, dos o más Stake  Pools sean elegidos por el protocolo como Slots Leaders de un solo  Slot. A este fenómeno se le llama batalla de Slots. 
Las batallas de  Slots son resueltas mediante la VRF, el bloque que tenga el menor valor  de salida arrojado por la VRF es determinado como el ganador de ese  Slot.
 
El código dentro de los Nodos Cardano desarrollado por IOHK  realiza todas estas acciones, luego de que el operador del Stake Pool  haya configurado el programa para operarlo.
 
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