¿Qué es la minería de Bitcoin?

La minería de Bitcoin es el proceso de validar nuevas transacciones de Bitcoin antes de añadirlas a la blockchain de Bitcoin. 

Con las divisas tradicionales emitidas por una entidad gubernamental, como el dólar estadounidense o el euro, los usuarios están obligados a confiar plenamente en una autoridad centralizada, como un banco central, para gestionar la creación y circulación de dinero.

Dentro de esos sistemas de fiat, las instituciones financieras administran de forma privada toda la información relativa a las cuentas y balances de los usuarios. Como tal, es imposible para cualquier persona saber lo que otra está gastando o cuánto dinero tiene en sus cuentas. Solo el banco tiene acceso al libro mayor completo de las transacciones.

Hay tres problemas principales con este tipo de sistema.

• Impredecible: Debido a que un banco central tiene la única autoridad para imprimir dinero nuevo en existencia, la oferta de una divisa fiat cambia constantemente. Esto crea problemas inflacionarios y, a menudo, puede resultar en la reducción del poder adquisitivo de una divisa con el tiempo.
• Falta de transparencia: Los libros mayores tradicionales están muy vigilados, y crean un sistema financiero opaco que no está abierto a todos.
• Dependencia: Por naturaleza, las divisas fiat crean una dependencia del usuario del banco central y el gobierno de un país, creando puntos únicos de responsabilidad o un posible fracaso.

Introducción de Bitcoin

Bitcoin, lanzada en 2009, se convirtió en la primera divisa digital descentralizada y viable a nivel mundial. Se basa en un estricto protocolo informático para regir su política monetaria, junto con una red de voluntarios distribuida por todo el mundo para emitir, gestionar y asegurar su divisa.

Al tratarse de una forma de dinero puramente digital, todas las transacciones se realizan de forma electrónica a través de la red de Bitcoin y se registran en una tecnología de libro mayor totalmente transparente denominada “blockchain”. 

La blockchain de Bitcoin representa un historial de transacciones completo de cada pago que los usuarios se han enviado entre sí, y se actualiza constantemente con nuevos bloques que contienen lotes de transacciones actuales.

Lo especial de las blockchains públicas, como la que utiliza Bitcoin, es que cualquiera, en cualquier parte del mundo, puede ver todas las transacciones que se producen en la red en tiempo real, y revisar un archivo completo de las transacciones completadas, incluidas todas las direcciones de destinatario y remitente, así como los balances individuales.

Pero ¿cómo funciona esto en la práctica? 

 

Para mantener segura la red distribuida de Bitcoin y regular la oferta de nuevas monedas digitales que entran en circulación, Bitcoin utiliza un proceso llamado “minería.”

Antes de profundizar en la mecánica de Bitcoin, es importante comprender el motivo por el que el proceso de minería es necesario en primer lugar.

Como se ha mencionado anteriormente, la red Bitcoin no está gestionada por un banco central o una institución financiera intermediaria. En lugar de ello, la gestionan colectivamente voluntarios repartidos por todo el mundo. 

Esta descentralización plantea un problema obvio: si alguien puede participar en la red y no existe una autoridad única para verificar quién se une, ¿cómo se impide que los delincuentes, que podrían intentar corromper la red, lo hagan?

Aquí es donde entra en juego el llamado “mecanismo de consenso”.

Mecanismo de Consenso de Proof of Work (PoW) de Bitcoin

Un mecanismo de consenso es esencialmente un sistema informático que está diseñado para seleccionar participantes honestos en una red para cumplir una función particular; en este caso, la importante función de proponer nuevos bloques de transacciones.

Dado que los bloques y las transacciones que contienen se convierten en permanentes una vez que se agregan a la blockchain, es fundamental que las transacciones sean válidas. 

Por ejemplo, ¿tiene Bob el balance necesario para enviar a Alice una cierta cantidad de bitcoins? ¿Ha intentado Bob duplicar el gasto del mismo balance dos veces? Estas son las cosas que se deben consultar siempre para garantizar que las transacciones son válidas antes de que se añadan de forma permanente a la blockchain.

Debido a esto, a los participantes que realizan esta función en particular se les conoce comúnmente como “validadores”.

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 en el que los validadores se denominan “mineros” y se les exige que utilicen equipos informáticos diseñados específicamente para producir códigos de longitud fija denominados “hashes” (véase a continuación).

El proceso de minería de Bitcoin

El proceso es sencillo. Los mineros compiten utilizando sus máquinas para generar hashes, generalmente millones de ellos por segundo. Para ganar el derecho exclusivo de proponer el siguiente bloque y ganar recompensas por bloques (incluidos bitcoins recién acuñados, así como cualquier tarifa asociada a las transacciones), los mineros deben crear un hash con un valor igual o inferior a un objetivo establecido por el protocolo, denominado “hash objetivo”.

El hash objetivo es un valor con varios ceros al principio y tiene un aspecto similar al siguiente: 

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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, donde se almacena gran parte de la información clave relativa al bloque.

También dentro del encabezado del bloque hay un valor denominado “nonce”. 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 Secure Hash Algorithm 256 (SHA-256). Cada vez que se cambia el valor nonce, se produce un hash completamente nuevo.

Debido a que los hashes también se generan puramente al azar, la creación de un hash ganador es simplemente una cuestión de ensayo 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.

Aunque encontrar este valor puede parecer fácil, en realidad es bastante difícil, y por eso algunas empresas han llenado enormes almacenes con plataformas de minería sofisticadas para tener la mejor oportunidad de generar un hash ganador antes que nadie.

Debido a que los mineros están obligados a comprar o alquilar equipos de minería, al tiempo que pagan por mantener y utilizar estas máquinas para tener una posibilidad reducida de reactivación, los delincuentes se ven desincentivados a tener un comportamiento deshonesto. Además, cuando otros nodos de la red reconocen que un nodo malicioso está intentando añadir transacciones no válidas, simplemente pueden rechazar el bloque propuesto—, lo que pierde el tiempo y los recursos comprometidos por el delincuente.

¿Qué son los hashes, exactamente?

Los hashes creados para fines de minería de bitcoin se generan a través del algoritmo criptográfico SHA-256, que es esencialmente una fórmula matemática que toma una entrada de cualquier longitud y la convierte en un código hexadecimal de longitud fija de 64 dígitos.

Piense en el hashing criptográfico como en una máquina de generación de contraseñas especiales que convierte cualquier entrada de datos, ya sea una sola palabra, cadena aleatoria de caracteres del teclado o toda una novela de El señor de los anillos, en una combinación única de 64 caracteres.

Estos hashes tienen una serie de características interesantes:

• Unidireccional: No puede tomar un hash y determinar cuál era su entrada original.
• Determinista: Si ejecuta la misma entrada a través de la misma función hash criptográfica, siempre entregará el mismo código de longitud fija.
• Único: Cada código hash generado es completamente único para su entrada correspondiente.

Por ejemplo, si cambiara una sola letra de una palabra de un libro de El señor de los anillos y la ejecutara de nuevo a través del algoritmo SHA-256, ese cambio aparentemente irreconocible daría como resultado un código hexadecimal inmediatamente reconocible y completamente diferente.

Dificultad de minería

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.

El tiempo medio de bloqueo de Bitcoin se establece en 10 minutos, lo que significa que, de media, un minero de la red debe encontrarse un hash ganador cada 10 minutos. Esto está diseñado para ayudar a regular el flujo de nuevas divisas que entran en el suministro circulante—, proporcionando una tasa de emisión predecible para la moneda.

Más concretamente, lo que hace el algoritmo es comprobar cuánto tiempo tardaron los mineros en descubrir 2.016 bloques y comparar ese tiempo con los 20.160 minutos que deberían tardar (10 × 2.016). 

Si los bloques se descubren más rápido que el tiempo deseado, el algoritmo ajustará automáticamente la dificultad para que a los mineros les resulte más difícil encontrar el hash ganador, y viceversa. Para ello, añade o elimina ceros delante de los hashes de destino subsiguientes en el siguiente lote de 2.016 bloques, lo que se conoce como “epoch”.

A medida que la dificultad aumenta, también lo hacen los costes asociados a la minería. En algunos casos, la creciente dificultad de la minería del bitcoin ha obligado a los mineros más pequeños, que no son capaces de cubrir sus costes operativos de electricidad y hardware, a abandonar sus operaciones. 

Dado que es poco probable que los mineros con un pequeño porcentaje del poder de minería descubran el siguiente bloque y, por lo tanto, rara vez reciben una compensación, los mineros suelen agrupar sus recursos en los denominados “pools de minería”. 

Hoy en día, la mayor parte de la minería de Bitcoin la realizan estos grupos. Los pools de minería comparten su capacidad de procesamiento y dividen proporcionalmente las recompensas de bloques que ganan entre los miembros.

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