¿Cómo funciona la minería de Bitcoin?

En esta sección, vamos a analizar más de cerca dos partes (y participantes) muy importantes de la red de Bitcoin que se presentaron por primera vez en el Módulo 5:

• Nodos de Bitcoin: Guardianes de la validación cuyo trabajo principal es mantener una copia del libro mayor de Bitcoin y asegurarse de que todas las transacciones sean válidas y que todos sigan las mismas reglas. Al distribuir este trabajo entre muchas personas en todo el mundo, Bitcoin se mantiene fuerte frente a posibles fraudes sin depender de una autoridad centralizada. Los nodos ayudan a mantener el sistema confiable y fiel a su esencia descentralizada, donde ninguna persona o grupo tiene demasiado poder sobre los demás.
• Mineros de Bitcoin: Arquitectos de la seguridad que resuelven acertijos criptográficos utilizando computadoras potentes y electricidad. Ellos revisan y confirman las transacciones, asegurándose de que todo sea seguro. Su trabajo computacional ayuda a que el libro mayor (o blockchain) sea resistente a cualquier ataque, ya que modificar la blockchain resulta costoso en términos de energía.

Juntos, los nodos y los mineros de Bitcoin trabajan en equipo para mantener un sistema descentralizado, seguro y sólido — un sistema monetario verdaderamente novedoso en el que personas de todo el mundo pueden confiar. Exploremos estos roles con más detalle para entender cómo contribuyen al protocolo de Bitcoin.

Los nodos de Bitcoin pueden sonar técnicos, pero simplemente son programas que mantienen una copia de la cadena de bloques de Bitcoin en una computadora. La cadena de bloques es un registro compartido de todas las transacciones de Bitcoin.

Cuando ejecutas tu propio nodo, verificas las transacciones de Bitcoin tú mismo en lugar de confiar en otra persona. Esto te da más independencia y ayuda a mantener la red de Bitcoin descentralizada.

Puedes pensar en un nodo de Bitcoin como un agente de tránsito digital con algunas tareas importantes.

1. Mantiene una copia de la cadena de bloques, que es el historial de todas las transacciones de Bitcoin.
2. Los nodos se conectan con otros nodos alrededor del mundo y comparten información. Un ejemplo es la lista de nuevas transacciones que esperan ser confirmadas, llamada mempool.
3. Los nodos revisan que cada transacción siga las reglas de Bitcoin. Si una transacción es inválida, el nodo la rechaza.

Los nodos también ayudan a que nuevos nodos se unan a la red compartiéndoles la cadena de bloques. Sin embargo, cada nuevo nodo aún verifica todas las reglas de forma independiente.

Cualquiera puede ejecutar un nodo instalando un programa como Bitcoin Core y descargando la cadena de bloques. Una vez configurado, el nodo sigue recibiendo nuevos bloques aproximadamente cada 10 minutos y los verifica antes de agregarlos a su copia de la cadena de bloques.

Ejecutar un nodo ayuda a que la red de Bitcoin sea más segura y descentralizada, porque más personas verifican el sistema de manera independiente.

¿Qué es un nodo de Bitcoin?

El propósito de la minería no es la creación de nuevos bitcoin; ese es el sistema de incentivos. La minería es el mecanismo por el cual la seguridad de Bitcoin se descentraliza.
Andreas M. Antonopoulos

Los mineros recopilan transacciones no confirmadas, forman un bloque y usan energía para encontrar una clave que agregue y asegure el bloque.

Los mineros compiten para agregar el siguiente bloque de transacciones a la cadena de bloques. Para hacerlo, deben encontrar un número especial que genere un hash de bloque válido. Puedes imaginarlo como buscar la llave correcta entre miles de millones de posibilidades. El primer minero que encuentra el hash correcto gana la carrera y obtiene el derecho de agregar su bloque a la cadena de bloques.

Cuando un minero encuentra un hash válido, comparte su bloque con la red. Otros mineros verifican rápidamente que la solución sea correcta. Si lo es, el bloque se agrega a la cadena de bloques, ayudando a mantener seguro el libro público de Bitcoin.

Los mineros ganan bitcoin de dos maneras:

• Recompensas por bloque: Nuevos bitcoin se crean y se entregan al minero que logra agregar un bloque a la cadena de bloques.
• Comisiones de transacción: Cuando las personas envían bitcoin, incluyen una pequeña comisión. El minero que agrega el bloque recibe las comisiones de las transacciones incluidas en ese bloque.

Halvings de Bitcoin

Las recompensas que reciben los mineros por completar un bloque se reducen a la mitad cada 210,000 bloques, aproximadamente cada cuatro años.

Bitcoin tiene un suministro máximo fijo de 21,000,000 de bitcoin, pero no todos fueron creados cuando comenzó Bitcoin. En cambio, nuevos bitcoin se introducen gradualmente en circulación a través de la minería.

Cuando los mineros logran agregar un nuevo bloque de transacciones a la red de Bitcoin, reciben una recompensa por bloque en bitcoin. En los primeros días de Bitcoin, esta recompensa era de 50 bitcoin por bloque. Esta recompensa incentivaba a las personas a usar poder de cómputo y electricidad para ayudar a asegurar la red.

Aproximadamente cada 210,000 bloques (alrededor de cada 4 años), la recompensa por bloque se reduce a la mitad. Este evento se llama halving. El halving ralentiza la creación de nuevos bitcoin y ayuda a asegurar que el suministro total nunca supere los 21 millones. Con el tiempo, esto hace que bitcoin sea cada vez más escaso.

El suministro en circulación se refiere a la cantidad total disponible de una moneda. En el caso de Bitcoin, el suministro en circulación es el número de monedas que han sido minadas y están en circulación en un momento dado.

El calendario de emisión de Bitcoin es el plan predeterminado y público para la liberación de nuevos bitcoin en circulación, diseñado para mantener la escasez de Bitcoin a lo largo del tiempo.

Después de cada evento de halving, la recompensa en bitcoin que reciben los mineros por agregar un bloque se reduce a la mitad. Esto disminuye la velocidad a la que se crean nuevos bitcoin.

Los mineros aún ganan comisiones de las transacciones incluidas en el bloque que minan. Con el tiempo, se espera que estas comisiones se conviertan en una parte más grande de los ingresos de los mineros.

Los halvings están incorporados en el protocolo de Bitcoin y ocurren automáticamente aproximadamente cada cuatro años. Por esto, el calendario de emisión de Bitcoin es predecible y transparente.

La tabla muestra los próximos halvings, incluyendo la fecha aproximada, el número de bloque en el que ocurren, la nueva recompensa por bloque y el porcentaje del suministro total de bitcoin que habrá sido minado.

A medida que se minan más bitcoin, la oferta en circulación sigue aumentando hasta que se alcanza el suministro máximo de 21,000,000 bitcoins, lo cual se espera alrededor del año 2140. Como cada vez se crean menos bitcoins nuevos, si la demanda aumenta, el precio de Bitcoin puede subir. Esto también incentiva a los mineros a seguir asegurando la red al aportar su poder de cómputo.

¿Qué es un hash de bloque válido en Bitcoin?

En Bitcoin, los mineros compiten para encontrar un código especial llamado hash de bloque. Este código identifica un bloque de transacciones y permite que se agregue a la cadena de bloques.

Cada bloque contiene información sobre transacciones recientes e incluye también el hash del bloque anterior. Esto enlaza cada bloque con el siguiente, formando una cadena desde el primer bloque (el Bloque Génesis) hasta el más reciente.

Un hash funciona como una huella digital para los datos del bloque. Si se cambiara cualquier información en el bloque, la huella digital también cambiaría. Esto facilita que cualquiera pueda verificar que el historial de transacciones de la cadena de bloques no ha sido alterado y ayuda a mantener la red segura.

Satoshi Nakamoto, el creador de Bitcoin, minó el Bloque Génesis, el cual liberó un total de 50 bitcoin.

La carrera por minar un bloque

Los mineros compiten para encontrar un hash de bloque válido. El primer minero que lo encuentra puede agregar el nuevo bloque a la cadena de bloques y recibe una recompensa en bitcoin.

Para ser válido, el hash del bloque debe ser menor que un número establecido por la red llamado objetivo de dificultad. Como los hashes son aleatorios, los mineros deben probar diferentes entradas hasta encontrar una que funcione.

Si hay demasiados mineros compitiendo, los bloques se encontrarían demasiado rápido. Si hay muy pocos mineros participando, los bloques tardarían demasiado en encontrarse. Para mantener el sistema funcionando correctamente, Bitcoin ajusta automáticamente la dificultad cada 2,016 bloques (aproximadamente cada dos semanas).

Este ajuste asegura que, en promedio, se agregue un nuevo bloque a la cadena de bloques aproximadamente cada 10 minutos.

El nivel de dificultad en la minería de Bitcoin mide qué tan difícil es encontrar un hash de bloque válido. La red ajusta esta dificultad cada 2,016 bloques (aproximadamente cada dos semanas) para que los nuevos bloques se agreguen a la cadena de bloques aproximadamente cada 10 minutos. Cuanto mayor es la dificultad, más difícil es para los mineros encontrar un bloque válido.

Al encontrar un hash de bloque válido, un minero demuestra que ha realizado el trabajo necesario para agregar un nuevo bloque a la cadena de bloques. Este proceso se llama Prueba de Trabajo (PoW). Es el mecanismo de seguridad que permite a Bitcoin confirmar transacciones y agregar nuevos bloques a la cadena de bloques. El minero que encuentra el hash válido primero gana una recompensa en bitcoin, que incluye la recompensa por bloque y las comisiones de las transacciones incluidas en ese bloque.

La Prueba de Trabajo (PoW) ayuda a mantener seguro a Bitcoin al hacer que sea extremadamente costoso para cualquiera intentar hacer trampa o tomar el control de la red. En cambio, es mucho más rentable seguir las reglas.

Los mineros cumplen cuatro funciones principales:

1. Recolectar transacciones: Los mineros eligen transacciones que han sido enviadas a la red y las colocan en un bloque candidato.
2. Realizar Prueba de Trabajo: Los mineros compiten para resolver un difícil acertijo matemático encontrando un hash de bloque válido.
3. Transmitir el bloque: El primer minero que encuentra una solución válida comparte el nuevo bloque con la red.
4. Ganar recompensas: Si el bloque es válido, se añade a la cadena de bloques y el minero recibe bitcoin recién creado más las comisiones de transacción.

Muchos mineros en todo el mundo intentan crear el siguiente bloque al mismo tiempo. Cuando un minero encuentra una solución válida, la red verifica el bloque. Si todo está correcto, se añade a la cadena de bloques. Los otros bloques en competencia son descartados. Este proceso mantiene a la red en consenso y previene el doble gasto.

• Los mineros son computadoras que ayudan a mantener y actualizar el libro mayor de Bitcoin.
• Recogen transacciones y las agrupan en un bloque. Luego procesan los datos del bloque a través de un algoritmo de hash para crear un código único llamado hash.
• Los mineros repiten este proceso muchas veces, buscando un hash que cumpla con las reglas de Bitcoin. El primer minero que encuentra un hash válido recibe bitcoin recién creado como recompensa, y su bloque se añade a la cadena de bloques.
• El hash de cada bloque también lo conecta con el bloque anterior. Si alguien intentara cambiar una transacción pasada, los hashes ya no coincidirían y la red rechazaría la cadena alterada. Esto es lo que mantiene seguro el libro mayor de Bitcoin.

El mempool, abreviatura de “memory pool” (piscina de memoria), es como una sala de espera para las transacciones de Bitcoin. Cuando envías bitcoin, tu transacción primero se transmite a la red y se coloca en el mempool.

Puedes imaginarlo como esperar en la fila de un restaurante. Tu nombre se pone en una lista y esperas hasta que haya una mesa disponible. De la misma manera, tu transacción espera en el mempool hasta que un minero la incluya en un bloque.

Los nodos de Bitcoin revisan cada nueva transacción para asegurarse de que sea válida y que los bitcoin que se están gastando no hayan sido usados antes. Si la transacción es válida, permanece en el mempool hasta que se confirma.

Los mineros eligen transacciones del mempool y las incluyen en nuevos bloques. Por lo general, las transacciones con comisiones más altas se eligen primero.

Una vez que una transacción se incluye en un bloque, se confirma y queda registrada de forma permanente en la cadena de bloques de Bitcoin.

Actividad: Explorando el Mempool

Esta actividad expone a los estudiantes a una herramienta gratuita y de código abierto que no requiere habilidades técnicas para usarla. Es útil para bitcoiners de todos los niveles, desde principiantes hasta experimentados.

Puntos clave

1. Mempool se refiere a la lista de transacciones no confirmadas que mantiene cada nodo de Bitcoin, no a un servicio o plataforma específica.
2. No existe un mempool único y universal. Mempool.space es solo uno de muchos.
3. Mempool.space es de código abierto y es conocido por ser un explorador de bloques visual fácil de usar. Proporciona datos en tiempo real sobre transacciones no confirmadas, tarifas y otras actividades de la red.

Consejo para estudiantes

Mempool.space hace mucho más que visualizar bloques. Explora otras partes del ecosistema de Bitcoin: por ejemplo, Lightning, minería, el hash rate, pools y los "goggles" de espacio de bloques.

Ahora que entiendes las claves públicas y privadas, así como el papel de los nodos y los mineros, así es como funciona una transacción de Bitcoin de principio a fin.

1. Adam quiere enviar bitcoin a Gerardo. Crea una transacción con la dirección de Gerardo, la cantidad a enviar y una comisión.
2. Adam firma la transacción con su clave privada para demostrar propiedad.
3. Él transmite la transacción a la red de Bitcoin.
4. Los nodos la reciben y verifican que siga las reglas, incluyendo la firma y que Adam tenga suficiente bitcoin.
5. Si es válida, la transacción se comparte por toda la red y se añade al mempool, donde esperan las transacciones pendientes.
6. Los mineros eligen transacciones del mempool y las incluyen en un bloque que intentan minar.
7. Cuando un minero mina exitosamente un bloque, lo comparte con la red y otros nodos lo verifican.
8. Si es válido, el bloque se añade a la cadena de bloques. Gerardo recibe el bitcoin.
9. A medida que se añaden más bloques, la transacción obtiene confirmaciones, haciéndola más segura.

Una vez incluida en un bloque, la transacción queda confirmada. Adam no puede volver a gastar ese bitcoin y Gerardo puede gastar lo que recibió en una nueva transacción.

Recursos

How To Setup Bitcoin Core

Mira este video sobre Nodos de Bitcoin