Minería de Bitcoin: Guía completa

La minería de Bitcoin es un proceso que valida las transacciones de Bitcoin y pone en circulación nuevos bitcoins (BTC).

La minería de Bitcoin ayuda a:

• Incentivar a los mineros para que propongan y verifiquen nuevas transacciones en la blockchain de Bitcoin.

• Proteger la blockchain de Bitcoin contra ataques.

• Gestionar la creación y el flujo de las nuevas unidades de la criptomoneda bitcoin que ingresan al mercado por primera vez.

De manera similar a la extracción física de metales preciosos como el oro, la extracción de bitcoins requiere hardware especializado, energía y un poco de suerte.

Sin embargo, en lugar de usar palas y bateas, los mineros de Bitcoin compiten entre sí utilizando equipos informáticos especialmente diseñados. 

El objetivo de cada minero es ganar una competición basada en criptografía. El ganador de cada ronda recibe la tan ansiada recompensa por bloque a cambio de sus esfuerzos. También se le concede el derecho a proponer un nuevo bloque de datos de transacciones pendientes que se unirá a la blockchain.

Si todo esto te resulta novedoso, sigue leyendo nuestra guía completa sobre minería de Bitcoin a continuación.

Con todo, si deseas obtener una perspectiva más profunda y técnica, tal vez te interese consultar nuestro artículo  ¿Cómo usan la criptografía las criptomonedas?

Antes de profundizar en la mecánica de Bitcoin, es importante entender por qué se minan los bitcoins en primer lugar.

La red de Bitcoin no la gestiona un banco central, un poderoso multimillonario ni una institución financiera intermediaria. La gestionan colectivamente voluntarios repartidos por todo el mundo y cualquiera puede unirse. 

Esto significa que Bitcoin depende de la cooperación de sus usuarios para operar y funcionar. A cambio de dedicar la potencia de su ordenador a validar transacciones, el protocolo recompensa a los mineros con nuevas unidades de criptomoneda bitcoin. 

Al incentivar la cooperación, los mineros ayudan colectivamente a proteger la red al hacer que resulte prohibitivamente costoso para los actores maliciosos obtener el control mayoritario sobre ella.

Para comprender mejor la descentralización de Bitcoin, analizaremos una empresa tradicional controlada centralmente, como Uber. 

Imagina que los millones de conductores y usuarios de la aplicación de Uber gestionasen la empresa en lugar de un selecto grupo de altos ejecutivos. En este modelo más descentralizado de Uber, todas las partes involucradas acordarían colectivamente cómo se les pagaría a los conductores y cómo funcionaría la aplicación de transporte compartido, en lugar de que un equipo ejecutivo tomara estas decisiones por ellos.

Además, en lugar de que la empresa se encargue de funciones importantes como la administración y el desarrollo de aplicaciones, cualquier persona en el mundo podría contribuir a estas funciones desde casa utilizando sus propios dispositivos. Esto podría crear un ecosistema mucho más accesible y transparente para todos.  

Dicho esto, tal nivel de descentralización puede plantear algunas cuestiones serias; si cualquiera puede participar en la red y no existe una autoridad única para supervisar sus operaciones, ¿cómo se puede disuadir a personas deshonestas de intentar corromper la red y cómo puede asegurarse que todos colaboren de manera efectiva?

Aquí es donde entra en juego el mecanismo de consenso de la blockchain.

En pocas palabras, la minería de bitcoins es una carrera para ganar un juego de azar que se repite aproximadamente una vez cada diez minutos.

Implica que los mineros utilicen equipamiento especializado para generar valores aleatorios. Quien genere un valor que supere el valor objetivo, gana. La parte difícil es que los mineros no tienen control sobre los valores que generan. Simplemente se limitan a seguir generando nuevos valores con la esperanza de encontrar uno ganador.

Una vez que alguien lo logra, transmite su valor a todos los demás mineros de la red para verificar su validez.

Una forma más sencilla de entender este proceso es pensar en miles de personas intentando resolver un cubo de Rubik con los ojos vendados, todas al mismo tiempo. 

Al principio, cada persona tiene su propio cubo y todos son idénticos. Una vez que comienza la competición, todos comienzan a girar sus cubos al azar hasta que un supervisor anuncia un ganador. El resto de competidores se quitan las vendas e inspeccionan el cubo del ganador para verificar su finalización. Entonces, la competición comienza de nuevo.

¿Se entiende todo hasta ahora? Profundicemos un poco más. 

Para ser más precisos, los mineros compiten entre sí utilizando ordenadores especialmente diseñados para generar hashes criptográficos (generalmente, muchos millones de ellos por segundo) con la esperanza de ser los primeros en adivinar el hash correcto.

En nuestro ejemplo, cada nuevo hash vendría a ser un solo movimiento de un cubo de Rubik. 

El minero que adivine primero el hash correcto gana el derecho a añadir ese bloque a la blockchain. A cambio de su trabajo, el minero recibe la recompensa por bloque.

Un mecanismo de consenso de blockchain es un sistema controlado por ordenador que garantiza que los participantes en una red descentralizada puedan alcanzar un consenso sobre los nuevos datos que se introducen en la blockchain.

Dado que los bloques de Bitcoin y los datos de transacciones en estos se vuelven permanentes una vez que se añaden a la blockchain, es fundamental que esta información sea válida. 

Por ejemplo, la red debe asegurarse de que las personas no intenten transferir fondos que en realidad no tienen ni “gastar dos veces” el mismo balance enviándolo a dos personas diferentes al mismo tiempo.

Los mecanismos de consenso ayudan a la red a acordar colectivamente estas cuestiones para garantizar que las nuevas transacciones sigan las reglas del protocolo antes de que se añadan permanentemente a la blockchain.

Hay una variedad de mecanismos de consenso diferentes que se pueden emplear en una red basada en blockchain, cada uno con su propio método específico para filtrar a los usuarios deshonestos. 

Bitcoin utiliza el mecanismo de consenso de proof-of-work (PoW), un sistema que involucra potencia y energía informáticas para garantizar que los participantes actúen de acuerdo con los mejores intereses de la red. 

Este método aprovecha los principios de la teoría de los juegos, un estudio matemático sobre cómo los humanos interactúan entre sí. Al exigir a los participantes que se involucren en el juego, comprando equipos y cubriendo los costes de funcionamiento, el sistema de proof-of-work ayuda a disuadir a los actores maliciosos de intentar corromper la red.

Puedes obtener más información sobre proof-of-work y otros tipos de mecanismos de consenso en nuestro artículo del Centro de aprendizaje de Kraken ¿Qué es un mecanismo de consenso en blockchain?

Los hashes son códigos de longitud fija creados cuando alguien ejecuta cualquier tipo de entrada a través de una función hash criptográfica.

Las funciones hash criptográficas son como máquinas de códigos mágicas que pueden coger cualquier cosa, desde una sola letra hasta una enciclopedia, y convertirla en un código de longitud fija completamente único y aleatorio.

A lo largo de los años, han surgido varios tipos de algoritmos hash. Cada uno usa una metodología diferente para extraer datos y convertirlos en códigos aleatorios.

La red de Bitcoin utiliza el algoritmo Secure Hash 256 (SHA-256), desarrollado originalmente por la Agencia de Seguridad Nacional (NSA) de Estados Unidos.

Los hashes SHA-256 son códigos hexadecimales de longitud fija con 28 caracteres que contienen una combinación de números del 0 al 9 y letras de la A a la F. 

No importa lo pequeña o grande sea una entrada, siempre generará un código de exactamente la misma longitud. Por ejemplo, ejecutar la palabra “Hola” o un libro completo de El Señor de los Anillos a través del algoritmo SHA-256 producirá dos códigos hash únicos de 28 caracteres.

Los hashes son de vital importancia en el proceso de minería porque poseen una serie de características únicas.

Los hashes son:

• Deterministas: la misma entrada siempre producirá exactamente el mismo código hash.

• Unidireccionales: si bien es fácil convertir una entrada en un hash, es imposible saber cuál fue la entrada a partir de la salida.

• Aleatorios: los códigos hash no se parecen a sus entradas.

• Únicos: nunca hay dos hashes iguales.

Lo especial de estas funciones es que si alguien modifica tan solo una pequeña parte de la entrada, crea una salida totalmente diferente.

Por ejemplo, si cambiaras una sola letra en un libro de El Señor de los Anillos, se produciría un código hash completamente nuevo, irreconocible respecto al primero.

Cualquiera puede crear hashes ejecutando cualquier entrada a través de una función hash criptográfica. Incluso puedes probar a hacerlo tú usando una calculadora de hash online gratuita.

Para ganar la competición de minería de Bitcoin y obtener recompensas por bloque, los mineros deben generar un hash con un valor igual o menor que un objetivo que el propio protocolo de Bitcoin establece automáticamente. Este valor se conoce como hash objetivo.

Cada hash objetivo tendrá una cierta cantidad de ceros al principio. En función de la dificultad de minería actual, que también establece automáticamente el protocolo, puede haber solo unos pocos ceros al principio o muchos.

Cuantos más ceros haya al principio de un hash objetivo, más difícil será para los mineros superarlo, y viceversa.

Por ejemplo, un hash objetivo de bitcoin típico podría ser el siguiente.

00000000000a28ba41fe240e0b37

Por otro lado, un hash objetivo más fácil de superar podría ser el siguiente.

000agh3h5g6711deabcc650918d9

¿Te has fijado en que tiene muchos menos ceros al principio?

Si bien esto puede parecer trivial, añadir solo un cero más al principio hace que la competición sea cientos de veces más difícil de ganar. 

Es similar a la diferencia entre lanzar una moneda al aire y que caiga cara tres veces seguidas frente a veinte veces seguidas.

El hash objetivo de cada nuevo bloque de transacciones se difunde primero a la red como parte del bloque anterior. Esta información se almacena en el encabezado del bloque, que es la parte del bloque de bitcoin que almacena varias partes importantes de información de identificación.

Además, en el encabezado del bloque hay un valor llamado nonce, que es la abreviatura de “number used once” (número usado una vez). 

Al crear un hash para superar el hash objetivo, todos los mineros toman el encabezado del bloque anterior, cambian el nonce por un número nuevo y lo ejecutan mediante el algoritmo hash SHA-256. Cada vez que se cambia el valor nonce, se produce un hash completamente nuevo.

Dado que es imposible para los mineros saber qué entradas producirán unos hashes u otros, alcanzar el objetivo es simplemente una cuestión de prueba y error. 

El proceso de adivinación y comprobación continúa hasta que un minero crea correctamente un hash que tiene los mismos o más ceros en la parte delantera que el hash objetivo actual.

Luego, el minero ganador propone un nuevo bloque de datos de transacción a todos los demás mineros en la blockchain para que lo verifiquen de forma independiente. Estos otros mineros, que no ganaron la competición de minería, verifican de forma independiente el bloque propuesto para asegurarse de que sea válido.

Cada minero que gana la competición minera recibe una recompensa. 

Conocido como recompensa por bloque, este bitcoin recién acuñado compensa al minero por sus esfuerzos durante todo el proceso de minería. Las recompensas por bloque también son la forma en que los nuevos bitcoins entran en circulación. 

Cada vez que los mineros venden sus BTC, estos quedan a disposición del resto del mercado de criptomonedas para su compra.

Cuando el creador (o la creadora) de Bitcoin, Satoshi Nakamoto, lanzó el protocolo en 2009, creó un programa informático para gestionar la cantidad de nuevas unidades de Bitcoin que se liberan como recompensas por bloque. Cada 210.000 bloques, o aproximadamente cada cuatro años, tiene lugar un evento sistemático llamado halving de Bitcoin.

Cada halving de Bitcoin reduce automáticamente la cantidad de nuevos BTC otorgados como recompensas por bloque en un 50% hasta que se produzca el siguiente halving. Inicialmente, las recompensas por bloque otorgaban 50 BTC recién acuñados a los mineros que tenían éxito.

El 28 de noviembre de 2012 se produjo el primer halving de Bitcoin y se redujeron las recompensas por bloque de 50 BTC a 25 BTC. El segundo halving tuvo lugar el 9 de julio de 2016 y redujo las recompensas en otro 50%, con lo que pasaron a ser de 12,5 BTC.

Estos halvings continuarán reduciendo programáticamente la cantidad de bitcoins otorgados como recompensas por bloque en un 50% cada vez hasta que la cantidad de BTC en circulación alcance el límite máximo de suministro de 21 millones. 

Una vez que el protocolo emita 21.000.000 bitcoins, lo que se espera que suceda en el año 2140, no se crearán nuevas unidades de bitcoin.

Esto significa que todas las recompensas por bloque recibidas después del año 2140 contendrán cero bitcoins.

¿Quieres saber aún más sobre cómo entra en circulación Bitcoin y cómo funciona este mecanismo de halving?

Echa un vistazo al artículo del Centro de aprendizaje de Kraken ¿Qué es un halving de bitcoin?

La facilidad o dificultad a la hora de ganar la competición minera y obtener la recompensa por bloque se reduce a tres factores clave:

1. Tasa de hash.

2. Dificultad de minería.

3. Equipos.

La tasa de hash es una métrica que se emplea para rastrear la potencia computacional total de todos los mineros en una red blockchain. En resumen, combina la cantidad de hashes por segundo que produce cada minero con sus dispositivos. 

Esta medición proporciona información sobre el tamaño total de la red minera de una blockchain y su seguridad contra los ataques de la mayoría.

Conforme aumenta la tasa de hash de una red, suele conducir a una mayor dificultad de minería, y viceversa.

En nuestro ejemplo del cubo de Rubik, cuanta más gente compita para resolverlo, menores serán las posibilidades de ganar.

El protocolo de Bitcoin tiene una función incorporada que ajusta automáticamente la dificultad de la competición minera para garantizar que los mineros continúen descubriendo nuevos bloques lo más cerca posible del objetivo de tiempo de bloque de 10 minutos.

Como se ha mencionado anteriormente, el bitcoin recién acuñado entra en circulación a través de recompensas por bloques cada vez que un minero supera con éxito el hash objetivo y se le concede el derecho de añadir un nuevo bloque a la blockchain.

Para garantizar que las nuevas monedas no inunden el mercado a medida que la red se hincha con un número cada vez mayor de nuevos mineros, su creador, Satoshi Nakamoto, codificó un sistema algorítmico de ajuste de la dificultad en el protocolo de Bitcoin antes de su lanzamiento para gestionar este problema.

El algoritmo de dificultad de minería de Bitcoin es tal que después de cada 2.016 bloques (aproximadamente cada dos semanas), el protocolo comprueba cuánto tiempo tardaron los mineros en descubrir el hash ganador de cada bloque y compara ese tiempo con los 20.160 minutos que deberían haber tardado (10 x 2.016). 

Si de repente hay un aumento en la cantidad de personas que minan bitcoins y se descubren nuevos bloques demasiado rápido, el algoritmo aumentará la dificultad del hash objetivo (aumentará la cantidad de ceros al principio) para ralentizar a los mineros. 

Por el contrario, si la cantidad de mineros disminuye o estos comienzan a tardar demasiado en descubrir nuevos bloques, el algoritmo facilitará los hashes de destino posteriores (reduciendo la cantidad de ceros al principio).

Sería algo parecido a ajustar la dificultad de un cubo de Rubik aumentando o disminuyendo el número de filas del cubo.

Un cubo de 3x3, por ejemplo, sería mucho más fácil de resolver que un cubo de 5x5, y así sucesivamente.

Para obtener una ventaja competitiva sobre otros en la red, muchos mineros utilizan plataformas de minería de circuitos integrados de aplicaciones específicas (ASIC). Estas máquinas son capaces de generar cientos de millones de hashes por segundo y pueden ejecutarse en paralelo para brindar a los propietarios una mayor posibilidad de ganar recompensas por bloque.

Varias grandes empresas públicas, como Riot Platforms, Marathon Digital y CleanSpark Inc., actualmente operan enormes instalaciones de criptominería que contienen miles de máquinas mineras ASIC.

La participación de estos grupos más grandes ha aumentado espectacularmente la tasa de hash general de Bitcoin, lo que hace cada vez más difícil descubrir nuevos bloques.

Cualquiera puede ver cuál es la tasa de hash de Bitcoin vigente en un momento dado usando alguno de los gráficos de tasa de hash online gratuitos.

Al minar, a medida que la dificultad aumenta, también lo hacen los costes asociados a la minería.

En algunos casos, puede resultar increíblemente difícil para los mineros solitarios operar por encima de los niveles de equilibrio.

En estos casos, muchos mineros independientes deciden agrupar sus recursos en los llamados grupos de minería.

Los grupos de minería comparten su capacidad de procesamiento y dividen proporcionalmente las recompensas por bloque que ganan entre todos los miembros del grupo. 

Hoy en día, la mayor parte de la minería de Bitcoin la realizan estos grupos.

Ahora que lo has aprendido todo sobre la minería de bitcoins, ¿tienes todo listo para dar el siguiente paso en tu andadura criptográfica?

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