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lunes, septiembre 20, 2021

Bitcoin: seguridad de la red

La minería de Bitcoin a través de Prueba de trabajo es un elegante proceso de validación que simultáneamente asegura la red, procesa transacciones, facilita el consenso y acuña nuevos bitcoins. La prueba de trabajo crea un incentivo económico increíble para que un minero permanezca honesto y una estructura que de muchas maneras fortalece la confianza en la red Bitcoin.

Resumen

La red Bitcoin está protegida por la minería, un proceso que valida las transacciones en la red y acuña nuevos bitcoins al mismo tiempo. La minería también garantiza que ninguna entidad tenga el control de la cadena de bloques o el protocolo que la gobierna, lo que hace que Bitcoin sea resistente a ser controlado (o cerrado) por cualquier gobierno o autoridad central. En este artículo, analizaremos el diseño de seguridad de la red Bitcoin y los riesgos que resuelve. Si desea leer sobre otros aspectos de Bitcoin, asegúrese de consultar nuestros otros artículos, incluidos Bitcoin: Estructura técnica fundamental y Bitcoin: Orígenes y significado cultural.

El papel de la minería de Bitcoin

La minería de Bitcoin es un avance trascendental de las ciencias de la computación que simultáneamente acuña bitcoin y valida transacciones en la red Bitcoin. Así es como funciona: las computadoras en la red, nodos conocidos como “mineros”, compiten por resolver un rompecabezas de prueba de trabajo (PoW) de uso intensivo de computadores. El primer minero en encontrar una solución que sea aceptada por la mayoría de los mineros puede escribir un “bloque” de nuevas transacciones en la “cadena de bloques”, el libro mayor distribuido de Bitcoin. A cambio de sus esfuerzos, se le otorga una cantidad predeterminada de bitcoin recién acuñada llamada “recompensa en bloque”. Esta competencia toma aproximadamente 10 minutos y una vez que se encuentra una solución y es aceptada por el 51% o más de los mineros, comienza de nuevo. Debido a que se necesita trabajo (es decir, energía) para desbloquear la recompensa del bloque, existe un costo real asociado con la creación de bitcoin, similar a la extracción de oro. Este costo le da valor a bitcoin (según la teoría del valor laboral, no la teoría subjetiva del valor) y escasez digital.

Los datos de transacciones son una de las piezas que los mineros usan para resolver el rompecabezas de PoW. Si un minero no utiliza transacciones válidas, otros mineros no podrán llegar a un consenso sobre su solución porque trabajarán con un conjunto de datos de transacciones diferente. Esto significa que no aceptarán permitirle escribir un nuevo bloque en la cadena de bloques y ganar la recompensa del bloque. Todo el poder computacional que dedicó a encontrar una solución habrá sido en vano. Por lo tanto, un minero está fuertemente incentivado a ser honesto y usar transacciones válidas para no gastar sus valiosos recursos en nada. Como tal, el costo de la minería no solo crea escasez digital, sino que también ayuda a proteger la red Bitcoin.

Riesgo: 51% de ataque

Si un minero adquiriera la mayoría de la potencia de procesamiento de la red de Bitcoin, o el hashrate tal como se mide, podría gastar su bitcoin más de una vez: el problema del doble gasto. Esto se conoce como un ataque del 51%. La red Bitcoin resuelve esto con incentivos. En primer lugar, su seguridad se adapta perfectamente al precio de bitcoin. A medida que aumenta el precio, aparece una oportunidad de arbitraje de recompensa en bloque. Esto estimulará a la comunidad minera racional y motivada económicamente a comprometer poder de procesamiento adicional para resolver el rompecabezas de PoW que en conjunto es igual al valor aumentado de la recompensa del bloque, ni más ni menos. Debido a que esta oportunidad de arbitraje cataliza a los mineros para que dediquen una mayor potencia de procesamiento a la red, y el hashrate es caro, se deduce que será más caro para un minero llevar a cabo un ataque del 51% a medida que se aprecia el precio de bitcoin.

En segundo lugar, incluso si un minero puede adquirir la mayoría del hashrate agregado de la red y superar la prueba figurativa del muro de energía del trabajo, está muy incentivado para jugar bien. Esto se debe a que la minería de Bitcoin es una actividad intensiva en capital y muy especializada (ver más abajo). Para ganar la recompensa del bloque (y mucho menos lograr la mayoría de hashpower), un minero debe invertir en hardware y chips altamente personalizables, circuitos integrados específicos de la aplicación (ASIC), que están diseñados para ser excelentes en un objetivo extremadamente enrarecido: procesar el SHA. -Algoritmo hash 256 de la familia Secure Hash Algorithm 2 (SHA-2). Y como un corredor de carreras, no se pueden reutilizar fácilmente.

Después de haber invertido en esta carrera de armamentos informáticos, un actor económico racional siempre elegirá ganar la recompensa en bloque a favor de tirarlo todo por la borda. El uso de hashpower para cooptar, interrumpir o piratear significativamente la cadena de bloques de la red Bitcoin probablemente destruiría la mayor parte, si no todo, del valor de bitcoin, incinerando así la inversión de un minero y cualquier beneficio futuro. Aparte de un villano de cómics como el Joker, es difícil pensar en alguien que realmente posea esta combinación de recursos, habilidades y nihilismo.

Riesgo: centralización minera

Como se mencionó anteriormente, la minería de Bitcoin se ha convertido en una búsqueda intensiva en capital y muy especializada. Las estructuras de incentivos hacen que sea rentable seguir las reglas y prohibitivamente caro desertar. Como resultado, a muchos en la comunidad de Bitcoin no les resulta problemático que la minería de Bitcoin haya tendido hacia menos jugadores más grandes.

Dicho esto, si la mayoría del hashrate de la red termina concentrándose en una o pocas jurisdicciones, aumenta el potencial de que un gobierno o gobiernos cooperantes se inmiscuyan. Si un gobierno simplemente prohíbe Bitcoin, el gobierno cerraría los mineros a su alcance y la red Bitcoin seguiría sin molestarse, aunque con menos hashrate agregado al menos en el corto plazo. Un escenario más preocupante sería si, en cambio, un gobierno obligara a los mineros a censurar las transacciones. Esto podría restar valor a la fungibilidad y la promesa sin permiso de bitcoin. Sin embargo, si eso sucediera, se esperaría que la comunidad bifurcara Bitcoin, preservara su última cadena de bloques no adulterada y adoptara un nuevo mecanismo de consenso que fuera más resistente a la centralización de los mineros y a cualquier intrusión y manipulación del gobierno concomitante.

Riesgo: horquillas duras

El poder de superhéroe de Bitcoin es que está descentralizado (copias idénticas de la cadena de bloques se alojan en computadoras conocidas como “nodos” en todo el mundo) y, por lo tanto, no están controladas por ninguna persona o empresa. Pero la descentralización de la red (es decir, la resistencia a la censura) tiene un costo. Las dos principales compensaciones son: la cantidad de transacciones que la red puede procesar (rendimiento) y la velocidad de las transacciones (latencia). La red Bitcoin es capaz de procesar hasta un megabyte de datos de transacciones aproximadamente cada 10 minutos. Una red centralizada (por ejemplo, Visa) es capaz de magnitudes más de rendimiento y menor latencia, sin embargo, es altamente susceptible a la censura y no posee una naturaleza de igual a igual.

Esta elección de diseño está impulsada por la creencia profundamente arraigada de que un tamaño de bloque más bajo da como resultado que más nodos participen en la red porque alojar una copia completa de la cadena de bloques requiere menos potencia computacional y recursos de almacenamiento. Cuanto mayor sea el número de nodos de Bitcoin, más descentralizada será la red.

Hasta ahora, la comunidad de Bitcoin se ha resistido a los intentos de aumentar el tamaño de su bloque más allá de un megabyte, pero no sin controversia y agitación. Las tensiones se desbordaron en 2017 y la comunidad se dividió por el problema, lo que resultó en la polémica bifurcación dura de Bitcoin Cash que generó una nueva cadena de bloques incompatible con un tamaño de bloque de ocho megabytes. Si bien la mayoría de la comunidad de Bitcoin continúa favoreciendo la descentralización por encima de todo, siempre existe la posibilidad de que la comunidad no esté de acuerdo con esta u otra decisión de diseño en el futuro, lo que lleva a que una parte de la comunidad se bifurque en el disenso.

Dicho esto, hay proyectos en curso, como Lightning Network, que están trabajando para aumentar el rendimiento de las transacciones de Bitcoin y reducir su latencia, manteniendo al mismo tiempo su naturaleza descentralizada. Todavía es temprano, pero si este proyecto u otro tiene éxito, podría cambiar drásticamente la historia de pago de la red Bitcoin y conducir a lo mejor de ambos mundos.

Riesgo: ataques de computación cuántica

La computación cuántica es una amenaza potencial para los esquemas de criptografía de clave pública que Bitcoin utiliza actualmente para protegerse. Sin embargo, hay buenas noticias. La criptografía poscuántica, que es resistente a los ataques de computación cuántica, ya existe. Y debido a que Bitcoin es un software, se puede actualizar en cualquier momento y cambiar a estos algoritmos post-cuánticos. También es probable que se vea venir cualquier amenaza cuántica real con mucha anticipación, lo que le da a Bitcoin suficiente tiempo para adaptarse. Sin embargo, si tal amenaza se materializara de la noche a la mañana, el mundo tendría preocupaciones mucho mayores que la seguridad de la red de Bitcoin. Por ejemplo, todos los sistemas militares de satélite y mando y control serían vulnerables. Por lo tanto, se prevé que habrá un esfuerzo global con una fuerte alineación para encontrar una solución.

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