Si alguna vez se ha preguntado qué está pasando debajo del capó de Bitcoin, no busque más. Nos sumergimos en la tecnología detrás de cómo funciona realmente Bitcoin.
Resumen
La red Bitcoin es una red de igual a igual descentralizada, sin confianza, diseñada para enviar de forma segura valor monetario de una parte a otra en forma de bitcoin. Este artículo proporciona una descripción general de la estructura técnica de Bitcoin, incluida la cadena de bloques, los nodos, los mineros y la prueba de minería de trabajo. Si desea leer sobre otros aspectos de Bitcoin, asegúrese de consultar nuestros otros artículos, incluidos Bitcoin: Origins and Cultural Significance y Bitcoin: Network Security
El libro mayor de 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 agregan secuencialmente a la cadena de bloques en curso de la red, de ahí el término “blockchain”. La cadena de bloques de Bitcoin contiene todos los bloques desde el inicio, y se remonta al primer bloque conocido como “Bloque Génesis”.
Copias idénticas de la cadena de bloques se alojan en computadoras de todo el mundo que ejecutan el software Bitcoin. Estas computadoras se llaman “nodos”. Este diseño garantiza que ninguna entidad tenga el control de la cadena de bloques o el protocolo que la gobierna. La naturaleza distribuida de Bitcoin lo hace descentralizado y resistente a ser controlado (o cerrado) por cualquier gobierno o autoridad central. En teoría, todos los nodos que mantienen una copia completa de la cadena de bloques, conocidos como “nodos completos”, deberían ser destruidos para borrar la cadena de bloques 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 blockchain. En el sistema bancario tradicional, cuando envía dinero de su cuenta bancaria a otra cuenta bancaria, los bancos actúan como intermediarios de confianza, deduciendo fondos de una cuenta y agregándolos a otra. Con Bitcoin, los intermediarios centralizados son reemplazados por una red de mineros sin confianza. Explicaremos cómo funciona esto en breve.
Nodos de red punto a punto
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 Bitcoin. Cuando un usuario se conecta a la red Bitcoin para enviar o recibir bitcoins, su computadora actúa como un nodo. La mayoría de los nodos se conocen como nodos ligeros, que normalmente solo descargan los datos de blockchain más recientes necesarios para procesar y verificar nuevas transacciones. Este enfoque mínimo mantiene los nodos livianos funcionando de manera rápida y eficiente sin requerir demasiados recursos computacionales o de almacenamiento.
Por el contrario, los nodos completos contienen una copia completa de la cadena de bloques en tiempo real. Descargan todos los bloques de transacciones que han sucedido en la red desde Genesis Block, no solo los más recientes. Siempre que exista la cadena de bloques completa en al menos un nodo completo, habrá un registro de todas las transacciones de bitcoins y bitcoins a lo largo de la historia.
Finalmente, están los nodos llamados mineros que escriben bloques de nuevas transacciones en la cadena de bloques y, al hacerlo, acuñan nuevos bitcoins.
Minería de prueba de trabajo: el mecanismo de consenso de Bitcoin
Los mineros compiten para resolver un rompecabezas de prueba de trabajo intensivo en computación. El minero “ganador” es recompensado con una cantidad determinada de bitcoins (más las tarifas de transacción de la red) denominada “recompensa en bloque”. Un minero gana la recompensa por bloque aproximadamente cada 10 minutos, independientemente de la cantidad de potencia de procesamiento que los mineros aporten colectivamente a la red. Más poder de procesamiento solo aumenta las posibilidades de ganar de un minero; no acelera la competencia. Los mineros no pueden acelerar ni alterar 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 “hash” usando el algoritmo SHA-256 . El hash es un proceso mediante el cual se ingresa una entrada específica (en este caso, datos de transacciones recientes y el encabezado del bloque) en un algoritmo para generar una salida específica. Un minero debe tomar esta entrada y adivinar un número llamado “nonce” que cuando se ingresan juntos en SHA-256, generarán 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 en la red para que puedan hacerlo 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 a la cadena de bloques y recibir la recompensa del bloque. Y luego la carrera comienza de nuevo.
Aquí está la parte importante: si alguno de los datos de la transacción se modifica incluso en la cantidad más pequeña (digamos un “satoshi”, que es 0.00000001 BTC), la salida de hash cambiará. Como resultado, la mayoría de los mineros no lograrán llegar a un consenso sobre cualquier nonce que resuelva el rompecabezas utilizando datos de transacciones manipulados. Esto evita que un minero deshonesto gane y anima a los mineros a actuar escrupulosamente con sus valiosos recursos computacionales.
La minería de Bitcoin es un diseño elegante que tiene el doble propósito de validar transacciones y acuñar nuevos bitcoins. Pero hay más … debido a que la minería requiere potencia de procesamiento de computadora (es decir, energía), hay un costo real para acuñar bitcoin, lo que le da escasez digital. Esto imita la producción de oro del mundo real en la medida en que ambos requieren energía para extraer. Pero a diferencia de Bitcoin, la minería de oro no sirve para validar (y procesar) transacciones. La minería de Bitcoin hace ambas cosas, y eso es algo hermoso.
Anatomía de un bloque
Cada bloque de Bitcoin tiene un tamaño limitado a un megabyte de datos. Para los bloques de “testigos segregados” (SegWit), los datos de transacciones se limitan a un megabyte, mientras que los datos de firmas (también conocidos como testigos) están segregados y limitados a tres megabytes. Esto mantiene el tamaño del bloque en un megabyte mientras aumenta el espacio en 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 Merkle de todas las transacciones en el bloque actual
- Marca de tiempo
Dificultad objetivo del bloque actual (es decir, qué tan difícil será encontrar el hash objetivo)
- Mientras tanto
- Datos de cada transacción:
- Número de versión
- Marcar (solo para transacciones SegWit)
- Entradas de transacciones
- Salidas de transacciones
- 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 bitcoin a 21 millones de bitcoins (o BTC). Como se mencionó anteriormente, los nuevos bitcoins se acuñan cuando un minero gana la recompensa en bloque. La cantidad de recompensa por bloque se “reduce a la mitad” cada 210.000 bloques, lo que ocurre aproximadamente cada cuatro años. El programa de reducción a la mitad de Bitcoin es el siguiente:
- 2009 a 2012: recompensa por bloque = 50 BTC
- 2012 a 2016: recompensa por bloque = 25 BTC
- 2016 a 2020: recompensa por bloque = 12,5 BTC
- 2020 a 2024: recompensa por 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 en bloque continúe reduciéndose a la mitad, eventualmente se acercará a cero, aproximadamente en el año 2140. En otras palabras, después de 2140, no se acuñará ningún bitcoin nuevo y la recompensa en bloque consistirá únicamente en las tarifas de transacción cobradas por los mineros cuando el bitcoin es enviado en la red.
El programa de suministro fijo y predeterminado de bitcoin le da “dinero fuerte”, almacenamiento de propiedades de valor y es por eso que muchas personas lo consideran “oro digital” o “oro 2.0”.
Bifurcaciones de Bitcoin
Una bifurcación ocurre cuando una cadena de bloques existente se divide en dos cadenas de bloques diferentes. Esto sucede cuando se realiza una actualización a un protocolo que no adoptan todos los nodos. Hay dos tipos de bifurcaciones que pueden experimentar las cadenas de bloques; una bifurcación suave, mediante la cual los nodos antiguos y los nodos nuevos pueden leer ambas cadenas de bloques (compatibles); y una bifurcación dura, por la que los nodos antiguos no pueden leer la nueva cadena de bloques y viceversa (incompatible). Las bifurcaciones duras dan como resultado dos cadenas de bloques separadas con tokens de activos digitales nativos distintos que están 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 un componente de los nodos dentro de la red se niega a adoptar los cambios, 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 661,647, el último bloque común entre Bitcoin y Bitcoin Cash. La bifurcación de Bitcoin Cash emanó de un desacuerdo en la comunidad de 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.
