Guía: ¿Qué es una Blockchain o Cadena de Bloques?

El Trasfondo Blockchain

El ascenso de la popularidad de las cadenas de bloques, las cuales les estaremos llamando también blockchain se produjo en un momento de mayor conciencia de un sistema económico tradicional fracturado después de la crisis financiera de 2008. El desplome bursátil e inmobiliario del 2008 se originó en el crecimiento sin precedentes del mercado de hipotecas a partir de finales de los 90. Algunos prestamistas hipotecarios patrocinados por el gobierno de EE. UU. hicieron que los préstamos hipotecarios fueran accesibles para los prestatarios con puntajes crediticios bajos y un mayor riesgo de incumplimiento de pago.

¿Por qué hicieron esto? Porque ya sea que el cliente incumpliera los pagos de inmediato o más adelante, el agente hipotecario aún obtuvo una ganancia considerable. Más importante aún, las agencias de calificación como Moody’s parecían estar en connivencia con los banqueros y se negaron a rebajar sus calificaciones hasta que fue demasiado tarde. El intermediario involucrado es un elemento crucial que posiblemente condujo al colapso y una razón fundamental para la creación del Bitcoin.

Satoshi Nakamoto lanzó Bitcoin en enero de 2009 durante la crisis financiera mundial, dejando un mensaje secreto en el código. El mensaje decía: “Canciller al borde del segundo rescate para los bancos” tiene un estampado de tiempo en el Bloque Génesis, o el primer bloque creado de la blockchain. El mensaje insinúa el motivo del creador para hacer la moneda digital. Sin embargo, debe quedar claro que, si bien existen muchas teorías sobre el creador de Bitcoin, nadie lo sabe con certeza, inclusive, no se sabe si fue una persona, o un grupo de personas utilizando el pseudunimo Nakamoto.

La tecnología Blockchain tiene el potencial de eliminar intermediarios y desde ya está perturbando la industria financiera tradicional en áreas como pagos, banca y, más recientemente, propiedad digital a través de tokens no fungibles o NFTs, de los cuales hablamos aquí en la Comunidad NFT de Latinoamérica. En resumen, la tecnología blockchain se basa en tres pilares principales; Libro mayor distribuido, red punto a punto y seguridad criptográfica.

¿Qué es una cadena de bloques o blockchain?

La cadena de bloques o Blockchain le debe su nombre a la forma en que almacena datos, en una serie de bloques unidos que forman una cadena. Los bloques registran y confirman la hora (timestamp) y la secuencia de las transacciones, que luego se registran en la cadena de bloques dentro de una red regida por reglas acordadas por los participantes de la red a lo cual se le llama Contrato Inteligente o “Smart Contract”. A medida que crece el número de transacciones, también lo hace la cadena de bloques.

Cada bloque contiene un hash, que es una huella digital o un identificador único, además de lotes con marca de tiempo de transacciones válidas recientes y el hash del bloque anterior. El hash del último bloque vincula los bloques y evita que se modifique cualquier bloque o que se inserte un bloque entre dos bloques existentes. En teoría, este método hace que la cadena de bloques sea a prueba de manipulaciones.

La blockchain tiene como objetivo permitir que la información digital se registre y distribuya, pero no se edite. De esta manera, una cadena de bloques es una base para libros de contabilidad inmutables o registros de transacciones que no se pueden modificar, eliminar o destruir.

¿Cómo trabaja una blockchain?

Las transacciones digitales en una red de cadena de bloques se agrupan en un bloque criptográficamente seguro, y otras transacciones ocurren en el mismo período de tiempo. Luego, el bloque se transmite a la red.

Una red blockchain comprende de nodos o participantes que validan y transmiten información de transacciones. El bloque de transacciones es verificado por participantes llamados mineros, que usan el poder de cómputo para resolver dilemas criptográficos y validar el bloque de transacciones. El primer minero en descifrar y validar el bloque es recompensado.

Cada bloque verificado se conecta al bloque previamente verificado, creando una cadena de bloques. El “hashing” asigna un valor fijo a una entrada de cadena en el sistema. El poder del hashing de la blockchain da como resultado sistemas deterministas, rápidamente computables y resistentes a la imagen previa. Dentro de la cadena de bloques, una función hash criptográfica debe resistir los ataques.

¿Qué son los mineros en la cadena de bloques?

La minería es simplemente una metáfora aplicado al trabajo computacional que realizan los nodos o participantes de una red con la esperanza de obtener tokens criptográficos como recompensa. Pero en realidad a los mineros se les paga esencialmente por su trabajo como auditores de blockchain. Ellos, o sus computadoras, realizan el trabajo pesado requerido para verificar la legitimidad de las transacciones de blockchain. La cadena de bloques Ethereum está siendo actualizada a un sistema llamada “Proof of Stake”o prueba de participación, en donde ya no se necesita de ese esfuerzo computacional para validar, es un nuevo mecanismo de consenso utilizado para verificar nuevas transacciones de criptomonedas.

En la práctica, sin embargo, el poder minero se ha concentrado en manos de unos pocos grupos mineros. Estas grandes organizaciones tienen la gran potencia informática y eléctrica necesaria para mantener y hacer crecer una red de cadena de bloques basada en la validación de la Prueba de trabajo. Por eso, las redes como Ethereum se están moviendo hacia un mecanismo de prueba de participación.

¿Qué significa un “Mecanismo de Consenso”?

Consenso, por definición, significa acuerdo general, es decir, un grupo de personas que ha llegado a un acuerdo amplio por el cual todos están contentos y se puede proceder. En una cadena de bloques, un mecanismo de consenso es un algoritmo que garantiza que un sistema de cadena de bloques funcione correctamente, proteja la red, todos los nodos de la red estén sincronizados y se verifiquen todas las transacciones.

Además, si bien existen muchos mecanismos probados en batalla, Blockchain es una tecnología que permite la innovación; Están surgiendo nuevas redes de cadenas de bloques, con la esperanza de mejorar los sistemas existentes e innovar nuevos mecanismos de consenso. Primero, nos sumergiremos en los métodos más comunes de consenso.

Consenso por prueba de trabajo o Proof-of-Work

El mecanismo de consenso en Bitcoin se le conoce como prueba de trabajo (PoW). Satoshi propuso PoW como la mejor manera de evitar el doble gasto y proteger la red de los usuarios que desean alterar el resultado de la red. PoW utiliza la energía combinada de la red, lo que significa que a medida que la red se vuelva más poderosa, requerirá más energía eléctrica para permanecer segura.

El principal problema de PoW es que requiere más electricidad a medida que la red se vuelve más extensa. El impacto ambiental es indeseable porque la mayoría de los combustibles fósiles utilizan la mayor parte de la energía eléctrica. Bitcoin, Litecoin, Ethereum 1.0 y Monero son redes de cadena de bloques estándar que utilizan el algoritmo de consenso PoW. Sin embargo, Ethereum está planeando un movimiento para convertirse en una cadena de bloques PoS.

Consenso por prueba de participación o Proof-of-Stake

La prueba de participación o PoS es otro algoritmo de consenso popular; en su caso, los usuarios se convierten en mineros y no requerirán máquinas de minería, a diferencia del algoritmo PoW. Podemos usar la mecánica de la cadena de bloques de Tezos para comprender completamente cómo funciona el algoritmo PoS.

Los usuarios de Tezos que participan en el consenso se conocen como delegados en cada nivel. La red no requiere que todos los delegados participen, y las condiciones de participación cambian. El PRNG (generador de números pseudoaleatorios) producido y almacenado en la cadena de bloques se utiliza para seleccionar aleatoriamente a los delegados que participarán en el consenso. El principal problema en el algoritmo PoS es que los usuarios obtienen más ventajas de la red al apostar más tokens.

Otros mecanismos de consenso

Las redes de cadenas de bloques posteriores adoptaron un método de consenso de validación de prueba de participación, en el que los participantes deben tener una participación en la cadena de bloques, generalmente al poseer parte de la criptomoneda, para tener la oportunidad de seleccionar, verificar y validar transacciones. Este enfoque ahorra recursos de potencia de cómputo sustanciales porque no se requiere minería.

Además, algunos equipos han intentado resolver los problemas con soluciones a medida. La prueba de participación delegada o dPoS es otro algoritmo de consenso que verifica las transacciones y la seguridad de la red blockchain, ganando popularidad. Mientras que la cadena de bloques NEAR, por ejemplo, utiliza un mecanismo de consenso llamado Nightshade. Nightshade modela el sistema como una única cadena de bloques. La lista de transacciones de cada bloque se divide en fragmentos físicos, un fragmento por fragmento. Todos los fragmentos se acumulan en un bloque.

El algoritmo de consenso de Harmony se llama Fast Byzantine Fault Tolerance (FBFT), una actualización del famoso algoritmo PBFT. FBFT es más rápido y más escalable que PBFT porque la firma agregada BLS (Boneh-Lynn-Shacham) se usa para reducir significativamente los costos de comunicación.

Como puede ver, el mundo de los mecanismos de consenso de blockchain y el procesamiento algorítmico y criptográfico complejo puede volverse un poco pesado. Gran parte de esta información es innecesaria a menos que planee construir una cadena de bloques o simplemente desee un conocimiento más profundo. La conclusión es que las cadenas de bloques se juzgan según algunos criterios simples: seguridad, velocidad y costo.

¿Son todas las blockchains o cadenas de bloques iguales?

Desde un punto de vista puramente tecnológico, existen cuatro tipos principales de redes de cadenas de bloques: cadenas de bloques públicas, cadenas de bloques privadas, cadenas de bloques de consorcios y cadenas de bloques híbridas. Cada una de estas plataformas tiene sus beneficios, inconvenientes y usos ideales.

Las elecciones generalmente se hacen en torno a qué servicios necesita una red para poder ofrecer a los usuarios. Por ejemplo, BNB Chain tenía la misión clara de capturar a la multitud de juegos y DeFi en los últimos años. Podría decirse que lo que lograron no habría sido posible sin su cadena de bloques de bajo costo compatible con EVM. Usando la siguiente tabla de TechTarget, podemos obtener una visión amplia de las diferencias, beneficios y desventajas de cada configuración.

Como se describe en la sección de consenso, se pueden encontrar otras diferencias técnicas en la estructura de una red. Las redes más antiguas todavía usan PoW, mientras que las redes más nuevas prefieren una mecánica de PoS, aunque ninguna está lejos de ser perfecta. Además, para comprender más claramente cada cadena de bloques y su mecánica, puede sumergirse en nuestras guías de cadenas de bloques y obtener más información.

¿Qué son las blockchains de tipo 1 and 2 ?

A medida que más dapps se unieron a la red Ethereum, la cadena de bloques de capa 1 sufrió congestión, lo que resultó en altas tarifas de transacción. La invención de la capa 2 ofrece una solución viable para escalar las cadenas de bloques de la capa 1. Las cadenas de bloques de capa 2 proporcionan una solución para abordar la escalabilidad de las cadenas de bloques de capa 1.

Esta tecnología agrupa las transacciones y las ejecuta en el entorno L2 antes de enviar los datos actualizados a la red principal. Entonces, en lugar de que la red Ethereum procese miles de transacciones DeFi individualmente, el cálculo se descarga en la capa 2.

El siguiente paso es volver a publicar los datos de la transacción en la capa 1, y existen dos enfoques para los resúmenes: optimista y de conocimiento cero.

Estas son algunas de las principales diferencias a tener en cuenta:

La capa 1 es la arquitectura blockchain prominente subyacente. Tanto Ethereum como Bitcoin son cadenas de bloques de capa 1.
La capa 2 se refiere a las soluciones de escalado para reducir la congestión a través de cadenas de bloques secundarias. Por ejemplo, la red de Polygon es una ayuda de la blockchain de Ethereum, donde la mayoría de juegos play2earn se están desarrollando.

¿Son las blockchains las nuevas internet?

La próxima ola de innovación en línea se ha llamado Web3, y será la próxima generación de Internet, la cual existirá en la cadena de bloques. Será descentralizada, lo que significa que no estará controlado por entidades como Facebook, Google o Twitter. Además, las grandes marcas y las firmas de inversión están invirtiendo recursos en la construcción de la Web3.

¿Son las blockchains o cadena de bloques malas para el medio ambiente?

La cadena de bloques o blockchain, al tiempo que elimina la necesidad de intermediarios y genera confianza entre las partes en las transacciones, también consume simultáneamente grandes cantidades de energía necesarias para ejecutarlas en los sistemas que conocemos. Desafortunadamente, este proceso contribuye con la gran mayoría de las emisiones de gases de efecto invernadero.

Para poner algunos números sobre el tema, el Índice de Consumo de Electricidad de Bitcoin de Cambridge estima que la red de minería de bitcoin consume casi 70 teravatios-hora (TWh) de electricidad por año, clasificándola como el 40º mayor consumidor de electricidad por país. En comparación, Irlanda (en el puesto 68) utiliza poco más de un tercio del consumo de Bitcoin, o 25 TWh, y Austria, en el puesto 42, consume 64,6 TWh de electricidad al año, según datos de 2016 recopilados por la CIA.

Pero también vemos un cambio positivo a medida que se inventan nuevos mecanismos de consenso para reducir el impacto ambiental dañino y las opciones renovables se implementan en los modelos existentes. Además, con la creciente popularidad de las NFT, particularmente con la introducción del metaverso, es probable que veamos más problemas que soluciones a corto plazo.