¿Qué es un nonce en cripto?

¿Qué es un nonce?

Un nonce en cripto es una abreviatura de “number used once”, un número que dentro del ecosistema cripto solo se utiliza una vez. Este valor único garantiza que los resultados de los cálculos o verificaciones cambien en cada ocasión. Los nonces se utilizan dentro de las blockchains como una herramienta para prevenir el fraude, proteger las transacciones y hacer posible el consenso dentro de una red.

En la práctica, un nonce en cripto tiene dos funciones principales:

• En el proceso de minería en blockchains Proof of Work
• En transacciones y mecanismos de seguridad

Aunque estas dos aplicaciones se parecen entre sí, el papel del nonce varía según el contexto.

Puntos clave

• Un nonce es un número único (“number used once”) que se utiliza para evitar la repetición y la manipulación dentro de las blockchains.
• En las redes Proof of Work, los mineros ajustan continuamente el nonce para encontrar un hash válido.
• En Bitcoin, el nonce está limitado a 32 bits, por lo que los mineros utilizan variaciones adicionales como un nonce extra y timestamps.
• El nonce contribuye a la seguridad al hacer que la modificación o falsificación de bloques sea extremadamente costosa.
• En Ethereum, el nonce funciona como un número de secuencia de transacción por cuenta y es independiente del consenso.

¿Qué es el nonce en Proof of Work (como Bitcoin)?

En las blockchains Proof of Work (PoW), los mineros deben demostrar que han realizado trabajo computacional antes de poder añadir un nuevo bloque. Este доказательство lo aportan encontrando un hash válido.

Un hash es el resultado de una función hash criptográfica. Se trata de una función matemática que convierte los datos de entrada en una cadena fija de caracteres. Esta función hash (a menudo SHA-256) es unidireccional. Esto significa que no se puede reconstruir la entrada original a partir del hash. Por ello, solo existe una forma de encontrar un hash válido: realizar una gran cantidad de cálculos.

El nonce es el número variable que los mineros ajustan para generar un hash diferente en cada intento. Este se encuentra en el encabezado del bloque. Al modificar el nonce, un minero puede probar un nuevo hash cada vez. Los mineros continúan ajustando el nonce hasta que encuentran un hash válido. Además, el hash debe cumplir con la regla de dificultad de la red, por ejemplo, estar por debajo de un determinado umbral.

¿Por qué los mineros siguen cambiando el nonce?

La red cripto establece el nivel de dificultad de forma que, de media, se tarde un tiempo fijo de block time en encontrar un nuevo bloque (por ejemplo, aproximadamente 10 minutos en Bitcoin). Por ello, los mineros intentan constantemente generar un hash diferente ajustando el nonce. Este proceso puede implicar millones o incluso miles de millones de intentos por segundo.

En los primeros años de Bitcoin, este proceso era relativamente sencillo y los mineros necesitaban realizar muchos menos intentos. En aquel entonces, incluso era posible minar Bitcoin con un ordenador portátil, mientras que hoy en día esto es prácticamente imposible y se utilizan principalmente ordenadores ASIC especializados.

Una vez que un minero encuentra un hash que cumple con la regla de dificultad, el bloque se comparte con la red. Otros nodos verifican a continuación si el bloque es válido y, posteriormente, lo añaden a la blockchain. A continuación, el mismo proceso comienza de nuevo para el siguiente bloque.

¿Cuál es el límite del nonce y la variación adicional en Bitcoin?

En Bitcoin, el nonce está limitado a 32 bits, lo que equivale a algo más de 4 mil millones de valores posibles. Los mineros modernos pueden recorrer este espacio muy rápidamente y, por ello, utilizan métodos adicionales para seguir modificando la entrada. Por ejemplo, añaden un nonce extra en la transacción coinbase (una variable adicional dentro de la recompensa del minero) y ajustan el timestamp, es decir, el momento en el que se registra el bloque. El objetivo sigue siendo el mismo: generar nuevos resultados de hash.

¿Cómo contribuye un nonce a la seguridad?

El nonce hace que Proof of Work sea práctico y seguro:

Hace que la falsificación de bloques sea extremadamente costosa. Para falsificar un bloque, alguien tendría que volver a encontrar un hash válido. Para ello, normalmente se requiere al menos tanta potencia computacional como la del resto de la red en conjunto (el denominado ataque del 51%), lo que hace que el fraude sea prácticamente inviable.

• Cualquiera puede verificar fácilmente si un bloque es válido. Otros nodos solo necesitan comprobar si el hash del bloque cumple las reglas. Esto requiere muy poco tiempo o energía y, por lo tanto, es muy eficiente.
• Garantiza una competencia justa entre los mineros. Dado que todos los mineros siguen las mismas reglas y solo pueden tener éxito realizando trabajo computacional real, se genera una competencia abierta y transparente.
• Cuanto mayor se vuelve la blockchain, más difícil resulta manipular bloques antiguos. Si alguien quisiera modificar un bloque antiguo, tendría que volver a minar ese bloque y todos los bloques posteriores, lo que requeriría una enorme cantidad de tiempo y energía.

¿Cómo funciona un nonce en Ethereum y otras altcoins?

Un nonce funciona de manera diferente en Ethereum y otras altcoins en comparación con la minería de Bitcoin. En Ethereum, que utiliza Proof of Stake (PoS), un nonce actúa como un número secuencial creciente por cuenta. Cada transacción recibe un nonce, lo que garantiza que las transacciones siempre se procesen en el orden correcto y que la misma transacción no pueda ejecutarse dos veces. En Ethereum, el nonce es un mecanismo de transacción y no una herramienta utilizada para alcanzar consenso.

¿Cuáles son las desventajas de los nonces?

Los nonces en sí no representan una desventaja, pero la forma en que se utilizan dentro de las redes Proof of Work sí conlleva ciertos inconvenientes:

• El ajuste constante del nonce para encontrar un hash válido requiere un trabajo computacional intensivo y provoca un elevado consumo de energía.
• A medida que la red crece y participan más mineros, aumenta la dificultad y se necesitan cada vez más cálculos.
• Las economías de escala derivadas del hardware especializado y de la energía barata pueden suponer una ventaja para los grandes pools de minería.

Estos inconvenientes desempeñan un papel importante en la comparación entre Proof of Work y Proof of Stake.

Reflexión final

Un nonce es una herramienta técnica esencial dentro de la tecnología blockchain que garantiza unicidad, seguridad y fiabilidad. En las redes Proof of Work, el nonce constituye un componente crucial del proceso de minería y de la seguridad de la blockchain, mientras que en blockchains como Ethereum se utiliza principalmente para ordenar correctamente las transacciones y evitar ejecuciones duplicadas. Aunque los nonces en sí no presentan desventajas, su uso dentro de Proof of Work conduce a altos costes energéticos y a economías de escala para los grandes mineros, lo que constituye una razón importante por la que cada vez más redes optan por mecanismos de consenso alternativos como Proof of Stake.