Bitcoin es una moneda digital descentralizada que utiliza tecnología peer-to-peer para operar sin la necesidad de una autoridad central o bancos. Pero detrás de esta criptomoneda se encuentra una compleja red de nodos, mineros y un sistema de consenso que garantiza su seguridad y funcionamiento. Bitcoin Org, aunque no es una entidad física, representa el conjunto de principios y protocolos que rigen la red de Bitcoin.
La Estructura de Bitcoin Org
La red de Bitcoin se basa en un sistema descentralizado, sin confianza, de igual a igual (peer-to-peer) diseñado para enviar valor monetario de forma segura de una parte a otra en forma de Bitcoin. La estructura de Bitcoin Org se sustenta en los siguientes pilares:
El Blockchain de Bitcoin
La red de Bitcoin mantiene un libro mayor público distribuido que registra la propiedad de todos los Bitcoins, el activo digital nativo de la red. Las nuevas transacciones se agrupan en "bloques" y se agregan secuencialmente a la cadena de bloques en curso de la red, de ahí el término "blockchain". El blockchain de Bitcoin contiene todos los bloques desde su inicio, retrocediendo hasta el primer bloque conocido como el "Bloque Génesis".
Las copias idénticas del blockchain se alojan en computadoras de todo el entorno que ejecutan el software de Bitcoin. Estas computadoras se llaman "nodos". Este diseño garantiza que ninguna entidad individual tenga el control del blockchain o del protocolo que lo rige. La naturaleza distribuida de Bitcoin lo hace descentralizado y resistente a ser controlado (o cerrado) por cualquier gobierno o autoridad central. Teóricamente, todos los nodos que mantienen una copia completa del blockchain, conocidos como "nodos completos", tendrían que ser destruidos para borrar el blockchain de Bitcoin. No es una tarea fácil, ya que incluso hay nodos completos flotando sobre la tierra en el espacio.
Los Nodos de la Red Peer-to-Peer
Los nodos son una parte importante de los protocolos basados en blockchain y la piedra angular de la descentralización, la seguridad y la transparencia. Hay varios tipos de nodos en la red de Bitcoin. Cuando un usuario se conecta a la red de Bitcoin para enviar o recibir Bitcoin, su computadora actúa como un nodo. La mayoría de los nodos son conocidos como nodos ligeros, que normalmente solo descargan los datos más recientes del blockchain necesarios para procesar y verificar nuevas transacciones. Este enfoque minimalista mantiene los nodos ligeros funcionando de forma rápida y eficiente sin requerir demasiados recursos informáticos o de almacenamiento.
En contraste, los nodos completos contienen una copia completa del blockchain en tiempo real. Descargan cada bloque de transacciones que ha ocurrido en la red desde el Bloque Génesis, no solo los más recientes. Mientras el blockchain completo exista en al menos un nodo completo, habrá un registro de todos los Bitcoins y las transacciones de Bitcoin a lo largo de la historia.
Finalmente, están los nodos llamados mineros que escriben bloques de nuevas transacciones en el blockchain y, al hacerlo, acuñan nuevos Bitcoins.
Minado Proof-of-Work: El Mecanismo de Consenso de Bitcoin
Los mineros compiten para resolver un rompecabezas de prueba de trabajo computacionalmente intensivo. El minero "ganador" es recompensado con un número determinado de Bitcoins (más las tarifas de transacción de la red) llamado "recompensa de bloque". Un minero gana la recompensa del bloque aproximadamente cada 10 minutos, independientemente de la cantidad de potencia de procesamiento que los mineros aporten colectivamente a la red. Más potencia de procesamiento solo aumenta las posibilidades de un minero de ganar; no acelera la competencia. Los mineros no pueden acelerar o alterar de otra manera el programa de suministro determinista de Bitcoin.
El rompecabezas requiere que un minero cree un nuevo bloque tomando todas las transacciones nuevas y no confirmadas de la red, así como la información del bloque anterior (es decir, su "encabezado de bloque"), y las "hashea" utilizando el algoritmo SHA-25El "hashing" es un proceso mediante el cual una entrada específica (en este caso, los datos de la transacción reciente y el encabezado del bloque) se introduce en un algoritmo para generar una salida específica. Un minero debe tomar esta entrada y adivinar un número llamado "nonce" que, al introducirse junto con SHA-256, generará una salida que satisfaga el umbral de salida establecido por el protocolo Bitcoin. La minería se reduce a adivinar nonces lo más rápido posible. Si un minero alcanza el umbral de salida especificado, transmitirá su nuevo bloque (que incluye su nonce) a otros mineros de la red para que puedan "hashearlo" ellos mismos y verificar su solución. Si la mayoría de los mineros (51% o más) llegan a un consenso sobre su solución, se le permitirá agregar su nuevo bloque al blockchain y recibir la recompensa del bloque. Y entonces la carrera comienza de nuevo.
Aquí está la parte importante: si se altera alguno de los datos de la transacción, incluso en la cantidad más pequeña (digamos un "satoshi", que es 0,00000001 BTC), la salida del hash cambiará. Como resultado, la mayoría de los mineros no podrán llegar a un consenso en torno a ningún nonce que resuelva el rompecabezas utilizando datos de transacciones adulterados. Esto evita que un minero deshonesto gane y anima a los mineros a actuar de forma escrupulosa con sus preciados recursos computacionales.
La minería de Bitcoin es un diseño elegante que sirve al doble propósito de validar transacciones y acuñar nuevos Bitcoins. Pero hay más... porque la minería requiere potencia de procesamiento de la computadora (es decir, energía), hay un costo real para acuñar Bitcoins, lo que le da escasez digital. Esto imita la producción de oro en el entorno real, ya que ambos requieren energía para ser extraídos. Pero a diferencia de Bitcoin, la extracción de oro no sirve para validar (y procesar) transacciones. La minería de Bitcoin hace ambas cosas, y eso es algo hermoso.
La Anatomía de un Bloque
Cada bloque de Bitcoin está limitado en tamaño a un megabyte de datos. Para los bloques "Segregated Witness" (SegWit), los datos de las transacciones están limitados a un megabyte, mientras que los datos de las firmas (también conocidos como testigos) están segregados y limitados a tres megabytes. Esto mantiene el tamaño del bloque en un megabyte al tiempo que aumenta el espacio del bloque para los datos de las transacciones.
Un bloque contiene la siguiente información:
Un Encabezado de Bloque:
- Número de versión
- Hash del encabezado del bloque anterior
- Hash de la raíz del árbol Merkle de todas las transacciones en el bloque actual
- Marca de tiempo
- Objetivo de dificultad del bloque actual (es decir, qué tan difícil será encontrar el hash objetivo)
- Nonce
Datos para cada Transacción:
- Número de versión
- Bandera (solo para transacciones SegWit)
- Entradas de la transacción
- Salidas de la transacción
- Testigos (solo para transacciones SegWit)
- Tiempo de bloqueo
La Reducción a la Mitad de Bitcoin
Bitcoin tiene un programa de suministro determinista que limita el suministro total de Bitcoins a 21 millones de Bitcoins (o BTC). Como se discutió anteriormente, se acuñan nuevos Bitcoins cuando un minero gana la recompensa del bloque. La cantidad de la recompensa del bloque se "reduce a la mitad" cada 2000 bloques, lo que ocurre aproximadamente cada cuatro años. El programa de reducción a la mitad de Bitcoin es el siguiente:
- 2009 a 2012: recompensa del bloque = 50 BTC
- 2012 a 2016: recompensa del bloque = 25 BTC
- 2016 a 2020: recompensa del bloque = 12,5 BTC
- 2020 a 2024: recompensa del bloque = 6,25 BTC
La próxima reducción a la mitad ocurrirá a principios de 2024, cuando la recompensa del bloque se reduzca a la mitad a 3,125 BTC. A medida que la recompensa del bloque continúe reduciéndose a la mitad, eventualmente se acercará a cero, aproximadamente en el año 2140. En otras palabras, después de 2140, ya no se acuñarán nuevos Bitcoins y la recompensa del bloque consistirá únicamente en las tarifas de transacción cobradas por los mineros cuando se envíen Bitcoins en la red.
El programa de suministro fijo y predeterminado de Bitcoin le da propiedades de "dinero duro", reserva de valor y es por eso que muchas personas lo consideran "oro digital" u "oro 0".
Las Bifurcaciones de Bitcoin
Una bifurcación ocurre cuando un blockchain existente se divide en dos blockchains diferentes. Esto ocurre cuando se realiza una actualización a un protocolo que no todos los nodos adoptan. Hay dos tipos de bifurcaciones que los blockchains pueden experimentar; una bifurcación suave, mediante la cual los nodos antiguos y los nodos nuevos pueden leer ambas blockchains (compatibles); y una bifurcación dura, mediante la cual los nodos antiguos no pueden leer la nueva blockchain y viceversa (incompatibles). Las bifurcaciones duras dan como resultado dos blockchains separados con tokens de activos digitales nativos distintos que son independientes y separados entre sí.
Cuando se realizan actualizaciones al protocolo Bitcoin, los nodos individuales deben determinar si actualizarán y aceptarán los nuevos cambios o no. Si una parte de los nodos dentro de la red se niega a adoptar los cambios, entonces se produce una bifurcación dura. Bitcoin ha experimentado varias bifurcaciones de ambos tipos, incluida la bifurcación dura de Bitcoin Cash que ocurrió en el bloque 66647, el último bloque común entre Bitcoin y Bitcoin Cash. La bifurcación de Bitcoin Cash surgió de un desacuerdo en la comunidad Bitcoin sobre el tamaño del bloque. Bitcoin Cash adoptó un tamaño de bloque de ocho megabytes para aumentar el rendimiento de las transacciones, mientras que Bitcoin mantuvo un tamaño de bloque de un megabyte para fomentar una mayor participación de los nodos y garantizar la descentralización.
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