Si alguna vez te has preguntado qué sucede bajo el capó de Bitcoin, no busques más. Nos adentraremos en la tecnología que impulsa el funcionamiento real de Bitcoin.
La red de Bitcoin es una red descentralizada, sin confianza, de igual a igual, diseñada para enviar de forma segura valor monetario de una parte a otra en forma de bitcoin. Este artículo ofrece una visión general de la estructura técnica de Bitcoin, incluyendo la blockchain, los nodos, los mineros y la minería de prueba de trabajo. Si quieres leer sobre otros aspectos de Bitcoin, asegúrate de consultar nuestros otros artículos, incluyendo Bitcoin: Orígenes y Significado Cultural y Bitcoin: Seguridad de la Red.
El Libro Mayor Blockchain
La red Bitcoin mantiene un libro mayor público distribuido que registra la propiedad de todos los bitcoins, el token de activo digital nativo de la red. Las nuevas transacciones se agrupan en "bloques" y se añaden secuencialmente a la cadena de bloques en curso de la red, de ahí el término " blockchain ". La blockchain de Bitcoin contiene todos los bloques desde su creación, extendiéndose hasta el primer bloque conocido como el " Bloque Génesis ".
Las copias idénticas de la blockchain se alojan en ordenadores de todo el entorno que ejecutan el software Bitcoin. Estos ordenadores se denominan " nodos ". Este diseño garantiza que ninguna entidad tenga el control de la blockchain o del protocolo que la rige. La naturaleza distribuida de Bitcoin lo hace descentralizado y resistente al control (o cierre) de cualquier gobierno o autoridad central. Teóricamente, todos los nodos que mantienen una copia completa de la blockchain, conocidos como " nodos completos ", tendrían que ser destruidos para borrar la blockchain de Bitcoin. No es una tarea fácil, ya que incluso hay nodos completos flotando sobre la tierra en el espacio.
Los nodos conocidos como " mineros " sirven para validar las transacciones de Bitcoin y asegurar el libro mayor de la blockchain. En el sistema bancario tradicional, cuando envías dinero de tu cuenta bancaria a otra cuenta bancaria, los bancos actúan como intermediarios de confianza, deduciendo fondos de una cuenta y añadiéndolos a otra. Con Bitcoin, los intermediarios centralizados son reemplazados por una red de mineros sin confianza. Explicaremos cómo funciona esto en breve.
Nodos de la Red de Igual a Igual
Los nodos son una parte importante de los protocolos basados en la blockchain y la piedra angular de la descentralización, la seguridad y la transparencia. Hay varios tipos de nodos en la red Bitcoin. Cuando un usuario se conecta a la red Bitcoin para enviar o recibir bitcoins, su ordenador actúa como un nodo. La mayoría de los nodos son conocidos como nodos ligeros, que normalmente sólo descargan los datos de la blockchain más recientes necesarios para procesar y verificar las nuevas transacciones. Este enfoque mínimo mantiene los nodos ligeros funcionando de forma rápida y eficiente sin necesidad de demasiados recursos informáticos o de almacenamiento.
Por el contrario, los nodos completos contienen una copia completa de la blockchain en tiempo real. Descargan todos los bloques de transacciones que han ocurrido en la red desde el Bloque Génesis, no sólo los más recientes. Mientras la blockchain completa exista en al menos un nodo completo, habrá un registro de todos los bitcoins y las transacciones de bitcoins a lo largo de la historia.
Por último, están los nodos llamados mineros que escriben bloques de nuevas transacciones en la blockchain y, al hacerlo, acuñan nuevos bitcoins.
Minería de Prueba de Trabajo: El Mecanismo de Consenso de Bitcoin
Los mineros compiten para resolver un rompecabezas computacionalmente intensivo, de prueba de trabajo. El minero "ganador" es recompensado con un número determinado de bitcoins (más las comisiones de transacción de la red) llamados " recompensa de bloque ". Un minero gana la recompensa de 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 sólo aumenta las posibilidades de un minero de ganar; no acelera la competencia. Los mineros no pueden acelerar o alterar de otro modo 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 "haga hash" utilizando el algoritmo SHA-25El hashing es un proceso en el que una entrada específica (en este caso, los datos de transacciones recientes y el encabezado de bloque ) se introducen en un algoritmo para generar una salida específica. Un minero debe tomar esta entrada y adivinar un número llamado " nonce " que, cuando se introduce 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 hacer hash de él y verificar su solución. Si la mayoría de los mineros (el 51% o más) llegan a un consenso sobre su solución, se le permitirá añadir su nuevo bloque a la blockchain y recibirá la recompensa de 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 (por ejemplo, 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 sobre ningún nonce que resuelva el rompecabezas utilizando datos de transacción manipulados. Esto evita que un minero deshonesto gane y anima a los mineros a actuar escrupulosamente con sus preciosos recursos informáticos.
La minería de Bitcoin es un diseño elegante que sirve al doble propósito de validar las transacciones y acuñar nuevos bitcoins. Pero hay más... porque la minería requiere potencia de procesamiento informático (es decir, energía), hay un coste real en la acuñación de bitcoins, lo que les da escasez digital. Esto imita la producción de oro del entorno real, ya que ambos requieren energía para ser minados. Pero a diferencia de Bitcoin, la minería de oro no sirve para validar (y procesar) las transacciones. La minería de Bitcoin hace ambas cosas, y eso es algo maravilloso.
Anatomía de un Bloque
Cada bloque de Bitcoin está limitado en tamaño a un megabyte de datos. Para los bloques de "Segregated Witness" (SegWit), los datos de la transacción están limitados a un megabyte, mientras que los datos de la firma (también conocidos como testigo) están segregados y limitados a tres megabytes. Esto mantiene el tamaño del bloque en un megabyte a la vez que aumenta el espacio del bloque para los datos de la transacción.
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 de Merkle de todas las transacciones del bloque actual
- Marca de tiempo
- Objetivo de dificultad del bloque actual (es decir, cuán 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
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 ha comentado anteriormente, se acuñan nuevos bitcoins cuando un minero gana la recompensa de bloque. La cantidad de la recompensa de 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 de bloque = 50 BTC
- 2012 a 2016: recompensa de bloque = 25 BTC
- 2016 a 2020: recompensa de bloque = 12,5 BTC
- 2020 a 2024: recompensa de bloque = 6,25 BTC
La próxima reducción a la mitad ocurrirá a principios de 2024, cuando la recompensa de bloque se reducirá a la mitad a 3,125 BTC. A medida que la recompensa de bloque siga reduciéndose a la mitad, acabará acercándose a cero, aproximadamente en el año 2140. En otras palabras, después de 2140, ya no se acuñarán nuevos bitcoins y la recompensa de bloque consistirá únicamente en las comisiones de transacción cobradas por los mineros cuando se envía bitcoin en la red.
El programa de suministro fijo y predeterminado de Bitcoin le da propiedades de "dinero duro" y de reserva de valor, y es por eso que muchas personas lo consideran "oro digital" u "oro 0".
Bifurcaciones de Bitcoin
Una bifurcación se produce cuando una blockchain existente se divide en dos blockchains diferentes. Esto ocurre cuando se realiza una actualización en un protocolo que no todos los nodos adoptan. Hay dos tipos de bifurcaciones que las blockchains pueden experimentar; una bifurcación suave, en la que los nodos antiguos y los nodos nuevos pueden leer ambas blockchains (compatibles); y una bifurcación dura, en la que los nodos antiguos no pueden leer la nueva blockchain y viceversa (incompatibles). Las bifurcaciones duras dan lugar a dos blockchains separadas con tokens de activos digitales nativos distintos que son separados y distintos entre sí.
Cuando se realizan actualizaciones en el protocolo Bitcoin, los nodos individuales deben determinar si se actualizarán y aceptarán los nuevos cambios o no. Si un componente de 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 se produjo 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 en torno al 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 asegurar la descentralización.
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