¿Qué es una blockchain y cómo funciona?

¿Qué es una blockchain?

La tecnología blockchain es una base de datos digital (también denominada libro mayor público) en la que se registran transacciones. En la mayoría de los casos, esta base de datos es pública (de código abierto) y es mantenida por una red de ordenadores distribuidos en todo el mundo. Por lo tanto, una red blockchain suele estar descentralizada.

Una blockchain está compuesta por bloques que contienen transacciones. Cada bloque está vinculado cronológicamente al bloque anterior, formando una cadena (chain): la blockchain. Un nuevo bloque contiene las transacciones más recientes y una referencia al bloque anterior. Una vez que la red ha verificado que las transacciones son válidas, el bloque se añade a la cadena, y por ende, a la red.

Todo lo que ocurre en la blockchain es inmutable, es decir, la información almacenada en un bloque no puede modificarse ni eliminarse.

Ejemplo: Puede imaginar la blockchain como una cadena de anclas. Cada bloque contiene información sobre transacciones. Si sigue la cadena hacia abajo, podrá ver todos los eslabones (bloques) con sus respectivos datos. Esto significa que siempre puede rastrear qué transacciones se han realizado, desde la primera hasta la más reciente. Gracias a esta estructura, la red puede detectar intentos de manipulación y rechazarlos. Esto convierte a la tecnología blockchain en una herramienta fiable que permite realizar transacciones seguras.

Puntos clave

• Una blockchain es un libro mayor digital descentralizado e inmutable, donde las transacciones se registran en bloques enlazados criptográficamente.
• Las criptomonedas funcionan sobre blockchains y utilizan esta tecnología para procesar y asegurar transacciones.
• Las transacciones se verifican mediante mecanismos de consenso como Proof of Work (PoW) o Proof of Stake (PoS).
• La blockchain ofrece un alto nivel de seguridad gracias a la criptografía, la descentralización, la transparencia y la inmutabilidad: la manipulación es prácticamente imposible.
• Esta tecnología presenta ventajas como la seguridad, transparencia y accesibilidad, aunque también desafíos como el consumo energético y la escalabilidad.

¿Son las criptomonedas lo mismo que las blockchains?

Las criptomonedas no son blockchains. Las criptomonedas como BTC y Ether son monedas digitales (también llamadas tokens) que funcionan sobre una blockchain, como la de Bitcoin o Ethereum. Estas monedas se emiten y gestionan dentro de una red blockchain. La blockchain es el sistema que procesa y registra todas las transacciones.

Las criptomonedas aprovechan la seguridad, transparencia y fiabilidad de la blockchain. Cuando realiza una transacción con criptomonedas, esta es verificada por la red y registrada en el libro mayor distribuido.

¿Cómo funciona una blockchain?

Una blockchain funciona como un libro mayor distribuido que se almacena en una red de ordenadores (nodos). Toda transacción o información queda registrada en la blockchain de forma segura, transparente e inmutable. Este es el proceso paso a paso:

1. Creación de una transacción

Todo comienza con la creación de una nueva transacción. Supongamos que desea enviar bitcoins a otra persona. Crea la transacción desde su billetera de criptomonedas, enviando bitcoins a la dirección del destinatario. La transacción incluye los siguientes datos:

• Dirección del remitente (clave pública del remitente)
• Dirección del destinatario (clave pública del receptor)
• Importe a transferir
• Información adicional (como un memo, si aplica)

Al crear una transacción, se paga una comisión, destinada a los nodos encargados de validar y procesar transacciones.

2. Transmisión a la red

Una vez creada, la transacción se transmite a toda la red peer-to-peer de nodos. Cada nodo recibe la misma información.

3. Verificación de la transacción

Luego, la transacción es verificada por la red, que comprueba su validez. El método de verificación depende del mecanismo de consenso utilizado por la blockchain. Los más conocidos son:

• Proof of Work (PoW): En el PoW, se utiliza potencia computacional para resolver complejos acertijos criptográficos. El ejemplo más conocido es la blockchain de Bitcoin.
• Proof of Stake (PoS): En el PoS, los participantes "apuestan" sus monedas para validar transacciones. Es más eficiente energéticamente. Blockchains como Ethereum y Cardano utilizan este método.

4. Agrupación en un bloque

Una vez validadas, las transacciones se agrupan en un bloque. Este bloque será propuesto por un nodo (minero en PoW, validador en PoS) para su incorporación a la cadena.

5. Incorporación del bloque a la blockchain

El nuevo bloque se añade a la cadena de bloques. Contiene un enlace al bloque anterior (su hash), manteniendo así la continuidad de la cadena. Una vez añadido, los datos del bloque no pueden ser modificados.

6. Confirmación del bloque

Tras la incorporación, la nueva versión de la blockchain se distribuye a todos los nodos de la red, asegurando que todos posean la misma copia del libro mayor. Una vez que el bloque con su transacción ha sido confirmado, la transacción se considera definitiva.

Ejemplo: Imagine que desea enviar una carta a un amigo. Usted la escribe y la coloca en un sobre. En el sobre escribe su dirección (su dirección de billetera) como remitente y la dirección de su amigo como destinatario. Luego, lleva la carta a la oficina de correos (la red de nodos). Allí se verifica que todo esté correcto y sin manipulaciones (validación de la transacción).

Una vez aprobada, la carta se coloca en un saco de correo junto con otras cartas verificadas (un bloque con varias transacciones). Este saco recibe un número único (por ejemplo, bloque n.º 840.000), lo que permite rastrear cuándo fue enviado y qué contiene.

Una vez entregada, la carta queda registrada de forma permanente: nadie puede modificar su contenido ni afirmar que nunca fue enviada.

¿Cuál es la principal ventaja de las blockchains?

La mayor ventaja de la tecnología blockchain es que elimina la necesidad de intermediarios o entidades centrales (como los bancos). Las blockchains permiten a las personas realizar transacciones directas o compartir información sin depender de una autoridad central.

¿Qué hace que una blockchain sea segura?

La tecnología blockchain se considera muy segura. Pero, ¿por qué es así? Esto se debe a la combinación de, entre otros, criptografía, descentralización, transparencia e inmutabilidad:

1. Criptografía

Los datos y transacciones almacenados en la blockchain se cifran con algoritmos criptográficos. Gracias a la criptografía, la información está protegida mediante códigos secretos que solo pueden ser leídos por personas con las claves correctas. La información es inmutable y cada transacción debe ser firmada digitalmente antes de ser incluida en un bloque. Además, cada bloque contiene un hash criptográfico único que resume y protege el contenido del bloque.

Gracias al hash, cualquier intento de modificación es detectado inmediatamente, ya que incluso el más mínimo cambio en los datos genera un hash completamente diferente. Esto garantiza que la blockchain permanezca segura y confiable.

2. Estructura en cadena

Si un hacker lograra modificar un bloque, eso significaría que todos los bloques siguientes serían declarados inválidos. En teoría, el hacker también debería modificar todos los bloques posteriores. Esto se considera prácticamente imposible en la práctica, especialmente en redes grandes donde muchos nodos trabajan juntos para proteger la blockchain.

3. Descentralización

Gracias al uso de miles o millones de nodos diferentes en todo el mundo, una blockchain es descentralizada, lo que significa que no existe una entidad central que controle la red. Los datos se almacenan en un entorno descentralizado, lo que implica que no están en manos de una autoridad central. En cambio, una blockchain tiene múltiples nodos (computadoras) que contienen todos una copia exacta de la base de datos. Estos nodos se llaman "nodes".

A diferencia de las bases de datos centralizadas, la supervisión recae en los usuarios de la blockchain. Los usuarios (nodos) son responsables de almacenar nuevas transacciones en la base de datos. Para garantizar la seguridad, varios nodos deben estar de acuerdo sobre la validez de una transacción antes de que se ejecute.

4. Mecanismos de consenso

La adición de nuevos bloques a la blockchain se realiza mediante mecanismos de consenso. Cada blockchain utiliza su propio mecanismo de consenso con algoritmos específicos. Dependiendo de la blockchain, existen diferentes reglas, pero en la mayoría se requiere que al menos el 50% de los nodos acepten un bloque antes de añadirlo. De esta manera, los bloques corruptos con información fraudulenta son rechazados. Esto significa que los actores malintencionados deben controlar al menos el 51% de los nodos para causar daño, lo que se conoce como un ataque del 51%.

5. Transparencia

La mayoría de las blockchains públicas son de código abierto, lo que significa que tanto el código fuente como los datos de transacciones son transparentes y accesibles para todos. Todas las transacciones realizadas pueden ser rastreadas y no pueden ser manipuladas. En los llamados exploradores de bloques, los usuarios pueden ver toda la información de bloques de una blockchain específica.

6. Inmutabilidad

Una vez que los datos se registran en la blockchain, es casi imposible modificar o eliminar la información. Esto se denomina inmutabilidad y es una de las características principales de seguridad de la tecnología blockchain.

Si se desean realizar cambios en un bloque, es necesario alcanzar un consenso dentro de la red. Esto puede ocurrir, por ejemplo, durante un "hard fork" (una bifurcación de la blockchain), como ocurrió en el pasado tras el hackeo del DAO en la red Ethereum. En ese momento, se creó una nueva versión de la blockchain, en la que el bloque corrupto fue sobrescrito y se continuó con la nueva bifurcación. Esto es Ethereum tal como lo conocemos hoy. La blockchain "antigua" continuó como Ethereum Classic.

¿Qué tipos de blockchains existen?

Existen diferentes tipos de blockchains que los desarrolladores pueden utilizar, a saber, blockchains públicas, semi-privadas, privadas y de consorcio:

1. Blockchains públicas
   Esta es la blockchain que conocemos. Todas las blockchains públicas utilizan este tipo, como Bitcoin y Ethereum. Cualquiera puede ver los datos en esta blockchain y participar en la red sin la aprobación de otra persona, sin perder su anonimato. Las blockchains públicas son completamente abiertas y descentralizadas, lo que significa que no hay una autoridad central que gestione la red.

2. Blockchains semi-privadas
   En una blockchain semi-privada, el control está en manos de una empresa u organización. Esto significa que el sistema es más centralizado que una blockchain pública. La empresa u organización tiene el poder de agregar usuarios a la red, pero también de rechazar usuarios. Por tanto, esta blockchain no es completamente descentralizada, pero ofrece acceso controlado para participantes específicos. Las blockchains semi-privadas pueden ser atractivas para aplicaciones empresariales y gubernamentales donde se desea cierto grado de control.

3. Blockchains privadas
   Las blockchains privadas están completamente centralizadas. Solo una parte puede leer los datos, realizar transacciones y participar en la red. Esto hace que las blockchains privadas sean menos adecuadas para aplicaciones que requieren transparencia y descentralización, pero útiles para empresas que necesitan un entorno cerrado y controlado para sus transacciones.

4. Blockchains de consorcio
   El modelo de consorcio es actualmente la solución de blockchain más popular entre las empresas. En este tipo de red, el proceso de consenso está gestionado por un grupo predeterminado de participantes, como una colaboración de empresas o instituciones. Dependiendo de la configuración, la red puede estar configurada para que solo estas partes puedan enviar transacciones y ver los datos. Esto hace que las blockchains de consorcio sean especialmente adecuadas para aplicaciones en el sector empresarial e institucional, donde la colaboración, el control y la privacidad son esenciales.

Consumo de energía de la tecnología blockchain

El consumo de energía de la tecnología blockchain es un tema muy discutido. A menudo, las criptomonedas, especialmente Bitcoin, se asocian con un alto consumo de energía y se consideran perjudiciales para el medio ambiente. Esto se debe a que Bitcoin y algunas otras blockchains, como Dogecoin, utilizan Proof-of-Work. Este mecanismo de consenso emplea miles de computadoras en todo el mundo para resolver complejos acertijos criptográficos. Esto requiere mucha potencia de cálculo y, por tanto, mucha energía. Este proceso se llama minería. Según diversas fuentes, el consumo eléctrico de Bitcoin sería comparable al de Polonia.

Gracias a estas preocupaciones, se han desarrollado otras blockchains y se ha introducido Proof-of-Stake. Aquí, las computadoras no necesitan resolver acertijos complejos. En cambio, las transacciones son validadas por personas que bloquean temporalmente su criptomoneda como garantía. Esto requiere muy poca potencia de cálculo y, por ende, menos electricidad. Los ejemplos más conocidos de blockchains que utilizan Proof-of-Stake son Ethereum y Cardano.

Escalabilidad de las blockchains

La escalabilidad se refiere a la velocidad con la que las blockchains pueden procesar un gran número de transacciones de forma segura y eficiente. Cuanto más ocupado está el sistema, mayor es la presión. Esto ha llevado a que blockchains populares como Bitcoin y Ethereum reciban muchas críticas durante períodos de alta demanda. Ambas blockchains funcionan haciendo que cada transacción sea validada en toda la red. Esto limita el número de transacciones por segundo. En períodos de alta demanda, esto provoca retrasos y costos elevados por transacción.

Como Bitcoin fue desarrollado para ser un sustituto del sistema monetario tradicional, los problemas de escalabilidad son un desafío. La red de Bitcoin procesa aproximadamente 7 transacciones por segundo, mientras que sistemas como Visa pueden manejar miles por segundo.

Para abordar este problema, se han desarrollado diversas soluciones, tales como mejoras que hacen a Bitcoin y Ethereum más escalables, así como nuevas blockchains que son escalables por naturaleza:

• Soluciones de capa 2 (como la Lightning Network de Bitcoin): Las soluciones de capa 2 permiten ejecutar transacciones fuera de la cadena principal (mainnet) y validarlas en bloque.
• Sharding: Técnica que divide una red blockchain en cadenas paralelas que funcionan simultáneamente, aumentando la eficiencia y velocidad.
• Nuevos mecanismos de consenso: Como Proof of History de Solana y algoritmos innovadores de Proof-of-Stake como Avalanche.

Ventajas y desventajas de la tecnología blockchain

Las blockchains tienen tanto ventajas como desventajas. En la siguiente tabla se resumen los puntos más importantes:

¿Quién inventó la blockchain?

Muchos piensan que la tecnología blockchain nació con Bitcoin y su creador Satoshi Nakamoto. Aunque Nakamoto jugó un papel crucial en la aplicación de la blockchain, los orígenes de esta tecnología se remontan mucho más atrás.

Las bases de la blockchain se establecieron ya en 1983, cuando el informático estadounidense David Chaum estudió las “firmas ciegas”, una técnica que permite firmar datos sin revelar su contenido. Esta técnica sentó las bases para transacciones digitales centradas en la privacidad.

En 1991, los matemáticos Stuart Haber y W. Scott Stornetta desarrollaron un método para “fechar” documentos digitales de manera confiable, evitando cualquier modificación posterior sin detección. Un año más tarde, añadieron una estructura de datos para almacenar documentos en cadena, una versión temprana de lo que hoy conocemos como blockchain.

No fue sino hasta 2008 que la blockchain ganó una mayor atención cuando Satoshi Nakamoto publicó el whitepaper de Bitcoin. Este fue el primer uso exitoso de la tecnología blockchain como un libro de contabilidad público y descentralizado que permitía transferir monedas digitales sin intermediarios bancarios. Esta aplicación fue revolucionaria porque combinó tecnología, incentivos económicos y criptografía en un sistema operativo.

Por lo tanto, aunque Satoshi Nakamoto no inventó el concepto de blockchain, se le considera el fundador de la tecnología blockchain moderna utilizada hoy en día en criptomonedas.

Reflexión final

La tecnología blockchain es un método innovador para registrar datos de forma segura, transparente e inmutable sin intermediarios centrales. Utiliza criptografía, descentralización y mecanismos de consenso para crear confianza dentro de las redes. Aunque la blockchain presenta retos como el consumo energético y la escalabilidad, ofrece aplicaciones prometedoras tanto en el sector financiero como fuera de él. Gracias al desarrollo continuo de métodos de validación más eficientes, la tecnología sigue evolucionando rápidamente.