Minería de Bitcoin, explicada

lo más probable es que escuches la frase “minería de bitcoins” y tu mente empiece a divagar hacia la fantasía occidental de picos, suciedad y hacerse rico. Resulta que esa analogía no está muy lejos.

Mucho menos glamoroso pero igualmente incierto, la minería de bitcoins se realiza en computadoras de alta potencia que resuelven problemas matemáticos computacionales complejos (es decir, tan complejos que no pueden resolverse a mano, y de hecho lo suficientemente complicados como para gravar incluso computadoras increíblemente potentes). La suerte y el trabajo requeridos por una computadora para resolver uno de estos problemas es el equivalente a un minero golpeando oro en el suelo, mientras cava en una caja de arena. Al momento de escribir, la posibilidad de que una computadora resuelva uno de estos problemas es de aproximadamente 1 en 13 billones, pero más sobre eso más adelante.

El resultado de la “minería de Bitcoin” es doble. primero, cuando las computadoras resuelven estos complejos problemas matemáticos en la red bitcoin, producen nuevas bitcoins (cuando se refieren a las monedas individuales, “bitcoin” generalmente aparece sin mayúsculas), no muy diferente de cuando una operación minera extrae oro del suelo. y segundo, al resolver problemas matemáticos computacionales, los mineros de bitcoin hacen que la red de pago de bitcoin sea confiable y segura, al verificar su información de transacción.

hay una buena posibilidad de que todo eso tenga mucho sentido. Para explicar con mayor detalle cómo funciona la minería de bitcoin, comencemos con un proceso un poco más cercano a casa: la regulación de la moneda impresa.

Los consumidores tienden a confiar en las monedas impresas, al menos en los Estados Unidos. eso es porque el dólar estadounidense está respaldado por un banco central llamado reserva federal. Además de una serie de otras responsabilidades, la reserva federal regula la producción de dinero nuevo y el gobierno federal procesa el uso de moneda falsificada.

Incluso los pagos digitales con el dólar estadounidense están respaldados por una autoridad central. cuando realiza una compra en línea con su tarjeta de débito o crédito, por ejemplo, esa transacción es procesada por una compañía de procesamiento de pagos como mastercard o visa. Además de registrar su historial de transacciones, esas compañías verifican que las transacciones no sean fraudulentas, lo cual es una razón por la cual su tarjeta de débito o crédito puede suspenderse durante el viaje.

bitcoin, por otro lado, no está regulado por una autoridad central. en cambio, bitcoin está respaldado por millones de computadoras en todo el mundo llamadas “nodos”. Esta red de computadoras realiza la misma función que la reserva federal, visa y mastercard, pero con algunas diferencias clave. los nodos almacenan información sobre transacciones anteriores y ayudan a verificar su autenticidad. Sin embargo, a diferencia de esas autoridades centrales, los nodos de bitcoin se extienden por todo el mundo y registran los datos de las transacciones en una lista pública a la que puede acceder cualquiera, incluso usted.

cuando alguien realiza una compra o venta con bitcoin, lo llamamos una “transacción”. Las transacciones realizadas en la tienda y en línea están documentadas por bancos, sistemas de punto de venta y recibos físicos. Los mineros de bitcoin logran el mismo efecto sin estas instituciones al agrupar las transacciones en “bloques” y agregarlos a un registro público llamado “blockchain”. los nodos mantienen registros de esos bloques para que puedan verificarse en el futuro.

Cuando los mineros de bitcoin agregan un nuevo bloque de transacciones a la cadena de bloques, parte de su trabajo es asegurarse de que esas transacciones sean precisas. (Más sobre la magia de cómo sucede esto en un segundo). En particular, los mineros de Bitcoin se aseguran de que Bitcoin no se esté duplicando, una peculiaridad única de las monedas digitales llamada “doble gasto”. con monedas impresas, duplicar dinero no es un problema. una vez que gasta $ 20 en la tienda, esa factura está en manos del empleado. con la moneda digital, sin embargo, es una historia diferente.

La información digital se puede reproducir con relativa facilidad, por lo que con bitcoin y otras monedas digitales, existe el riesgo de que un gastador pueda hacer una copia de su bitcoin y enviarla a otra parte mientras aún conserva el original. Volvamos a la moneda impresa por un momento y digamos que alguien intentó duplicar su billete de $ 20 para gastar tanto el original como la falsificación en una tienda de comestibles. Si un empleado supiera que los clientes duplicaban dinero, todo lo que tendrían que hacer es mirar los números de serie de las facturas. Si los números fueran idénticos, el empleado sabría que el dinero se había duplicado. Esta analogía es similar a lo que hace un minero de bitcoin cuando verifica nuevas transacciones.

Sin embargo, con hasta 500,000 compras y ventas en un solo día, verificar cada una de esas transacciones puede ser mucho trabajo para los mineros, lo que supone una diferencia clave entre los mineros de bitcoin y la reserva federal, mastercard o visa. Como compensación por sus esfuerzos, los mineros reciben Bitcoin cada vez que agregan un nuevo bloque de transacciones a la cadena de bloques. La cantidad de bitcoins nuevos lanzados con cada bloque extraído se llama “recompensa de bloque”. la recompensa de bloque se reduce a la mitad cada 210,000 bloques o aproximadamente cada 4 años. en 2009, era 50. en 2013, era 25, en 2018 era 12.5, y en algún momento a mediados de 2020, se reducirá a la mitad a 6.25.

A esta tasa de reducción a la mitad, el número total de bitcoins en circulación se acercará a un límite de 21 millones, haciendo que la moneda sea más escasa y valiosa con el tiempo, pero también más costosa para los mineros.

Aquí está la trampa. Para que los mineros de bitcoin realmente ganen bitcoin al verificar las transacciones, deben ocurrir dos cosas. primero, deben verificar transacciones por valor de 1 megabyte (mb), que teóricamente pueden ser tan pequeñas como 1 transacción pero con mayor frecuencia son varios miles, dependiendo de la cantidad de datos que almacene cada transacción. esta es la parte facil.

segundo, para agregar un bloque de transacciones a la cadena de bloques, los mineros deben resolver un complejo problema de matemática computacional, también llamado “prueba de trabajo”. lo que realmente están haciendo es tratar de encontrar un número hexadecimal de 64 dígitos, llamado “hash”, que sea menor o igual que el hash objetivo. básicamente, la computadora de un minero escupe hashes a una velocidad de megahashes por segundo (mh / s), gigahashes por segundo (gh / s), o incluso terahashes por segundo (th / s) dependiendo de la unidad, adivinando todos los posibles 64- números de dígitos hasta que lleguen a una solución. en otras palabras, es una apuesta.

El nivel de dificultad del bloque más reciente al momento de escribir es más de 13 trillones. es decir, la posibilidad de que una computadora produzca un hash por debajo del objetivo es de 1 en 13 billones. Para poner esto en perspectiva, tiene aproximadamente 44.500 veces más probabilidades de ganar el premio gordo de Powerball con un solo boleto de lotería que elegir el hash correcto en un solo intento. Afortunadamente, la minería de sistemas informáticos escupe muchas, muchas más posibilidades de hash que eso. Sin embargo, la extracción de bitcoin requiere grandes cantidades de energía y equipos informáticos sofisticados, pero más sobre eso más adelante también.

El nivel de dificultad se ajusta cada 2016 bloques, o aproximadamente cada 2 semanas, con el objetivo de mantener constantes las tasas de minería. es decir, cuantos más mineros compitan por una solución, más difícil será el problema. Lo opuesto también es cierto. Si se quita el poder computacional de la red, la dificultad se ajusta hacia abajo para facilitar la minería.

Aquí hay una analogía útil a tener en cuenta:

“digamos que les digo a tres amigos que estoy pensando en un número entre 1 y 100, y escribo ese número en un pedazo de papel y lo sello en un sobre. Mis amigos no tienen que adivinar el número exacto, simplemente tiene que ser la primera persona en adivinar cualquier número que sea menor o igual al número en el que estoy pensando, y no hay límite en la cantidad de conjeturas que obtienen.

“Digamos que estoy pensando en el número 19. si un amigo adivina 21, pierden porque 21> 19. Si el amigo b adivina 16 y el amigo c adivina 12, ambos teóricamente han llegado a respuestas viables, porque 16 < 19 y 12 <19. no hay “crédito extra” para el amigo b, a pesar de que la respuesta de b estaba más cerca de la respuesta objetivo de 19.

“ahora imagina que hago la pregunta ‘adivina en qué número estoy pensando’, pero no estoy preguntando solo a tres amigos, y no estoy pensando en un número entre 1 y 100. más bien, estoy preguntando a millones de aspirantes a mineros y estoy pensando en un número hexadecimal de 64 dígitos. Ahora ves que va a ser extremadamente difícil adivinar la respuesta correcta “.

Si 1 de cada 13 billones no suena lo suficientemente difícil como es, aquí está el truco. los mineros de bitcoin no solo tienen que encontrar el hash correcto, sino que también deben ser los primeros en hacerlo.

porque la minería de bitcoin es esencialmente una conjetura, llegar a la respuesta correcta antes de que otro minero tenga casi todo que ver con la rapidez con que su computadora puede producir hashes. Hace solo una década, la minería de bitcoin se podía realizar de manera competitiva en las computadoras de escritorio normales. Con el tiempo, sin embargo, los mineros se dieron cuenta de que las tarjetas gráficas comúnmente utilizadas para los videojuegos eran más efectivas y comenzaron a dominar el juego. en 2013, los mineros de bitcoin comenzaron a usar computadoras diseñadas específicamente para extraer criptomonedas de la manera más eficiente posible, llamados circuitos integrados específicos de aplicaciones (asic). estos pueden ir desde varios cientos de dólares hasta decenas de miles, pero su eficiencia en la minería de bitcoin es superior.

Hoy en día, la minería de bitcoins es tan competitiva que solo se puede hacer de manera rentable con los asics más actualizados. cuando se utilizan computadoras de escritorio, gpus o modelos antiguos de asics, el costo del consumo de energía en realidad excede los ingresos generados. Incluso con la unidad más nueva a su disposición, una computadora rara vez es suficiente para competir con lo que los mineros llaman “piscinas mineras”.

Un grupo de minería es un grupo de mineros que combinan su potencia informática y dividen el bitcoin extraído entre los participantes. una cantidad desproporcionadamente grande de bloques son extraídos por piscinas en lugar de mineros individuales. Los grupos mineros y las empresas han representado grandes porcentajes de la potencia informática de Bitcoin.

entre 1 en 13 billones de probabilidades, niveles de dificultad de escala y la red masiva de usuarios que verifican transacciones, un bloque de transacciones se verifica aproximadamente cada 10 minutos. pero es importante recordar que 10 minutos es un objetivo, no una regla.

la red bitcoin puede procesar aproximadamente siete transacciones por segundo, y las transacciones se registran en la cadena de bloques cada 10 minutos. a modo de comparación, la visa puede procesar alrededor de 24,000 transacciones por segundo. A medida que la red de usuarios de bitcoin continúa creciendo, sin embargo, el número de transacciones realizadas en 10 minutos eventualmente excederá el número de transacciones que se pueden procesar en 10 minutos. en ese punto, los tiempos de espera para las transacciones comenzarán y continuarán alargándose, a menos que se realice un cambio en el protocolo de bitcoin.

Este problema en el corazón del protocolo Bitcoin se conoce como “escala”. Si bien los mineros de bitcoin generalmente están de acuerdo en que se debe hacer algo para abordar el escalado, hay menos consenso sobre cómo hacerlo. Se han propuesto dos soluciones principales para abordar el problema de escala. los desarrolladores han sugerido (1) crear una capa secundaria “fuera de la cadena” para bitcoin que permitiría transacciones más rápidas que la cadena de bloques puede verificar más adelante, o (2) aumentar el número de transacciones que cada bloque puede almacenar. Con menos datos para verificar por bloque, la solución 1 haría las transacciones más rápidas y económicas para los mineros. la solución 2 trataría con el escalado al permitir que se procese más información cada 10 minutos aumentando el tamaño del bloque.

en julio de 2017, los mineros de bitcoin y las compañías mineras que representan aproximadamente del 80% al 90% de la potencia informática de la red votaron para incorporar un programa que disminuiría la cantidad de datos necesarios para verificar cada bloque. es decir, se fueron con la solución 1.

El programa que los mineros votaron para agregar al protocolo Bitcoin se llama testigo segregado o segwit. Este término es una amalgama de segregado, que significa “separar” y testigo, que se refiere a “firmas en una transacción de bitcoin”. testigo segregado, entonces, significa separar las firmas de transacciones de un bloque y adjuntarlas como un bloque extendido. Si bien agregar un solo programa al protocolo de bitcoin puede no parecer una solución, los datos de firma se estima que representan hasta el 65% de los datos procesados ​​en cada bloque de transacciones.

Menos de un mes después, en agosto de 2017, un grupo de mineros y desarrolladores iniciaron una bifurcación dura, dejando la red bitcoin para crear una nueva moneda utilizando la misma base de código que bitcoin. Aunque este grupo estuvo de acuerdo con la necesidad de una solución para el escalado, les preocupaba que la adopción de tecnología de testigos segregados no abordaría completamente el problema del escalado.

en cambio, optaron por la solución 2. la moneda resultante, llamada “bitcoin cash”, aumentó el tamaño de bloque a 8 mb para acelerar el proceso de verificación para permitir un rendimiento de alrededor de 2 millones de transacciones por día. el 6 de noviembre de 2019, el efectivo de bitcoin se valoró en alrededor de $ 302 a aproximadamente $ 9,330 de bitcoin.