protocolo Bitcoin

El protocolo Bitcoin es el conjunto de reglas que rigen el funcionamiento de Bitcoin . Sus componentes y principios clave son: una red descentralizada entre pares sin supervisión central; la tecnología blockchain , un libro de contabilidad público que registra todas las transacciones de Bitcoin; la minería y la prueba de trabajo , el proceso para crear nuevos bitcoins y verificar las transacciones; y la seguridad criptográfica.

Los usuarios transmiten mensajes firmados criptográficamente a la red mediante el software de monedero de criptomonedas Bitcoin . Estos mensajes son propuestas de transacciones, cambios que se realizarán en el libro mayor. Cada nodo tiene una copia del historial completo de transacciones del libro mayor. Si una transacción infringe las reglas del protocolo Bitcoin, se ignora, ya que las transacciones solo se producen cuando toda la red llega a un consenso sobre su validez. Este "consenso de red completo" se logra cuando cada nodo de la red verifica los resultados de una operación de prueba de trabajo llamada minería . La minería agrupa las transacciones en bloques y produce un código hash que sigue las reglas del protocolo Bitcoin. Crear este hash requiere mucha energía , pero un nodo de la red puede verificar su validez con muy poca energía. Si un minero propone un bloque a la red y su hash es válido, el bloque y sus cambios en el libro mayor se añaden a la cadena de bloques, y la red continúa con las transacciones aún no procesadas. En caso de disputa, se considera correcta la cadena más larga. Se crea un nuevo bloque cada 10 minutos, en promedio.

Los cambios en el protocolo Bitcoin requieren el consenso de los participantes de la red. El protocolo Bitcoin ha inspirado la creación de numerosas otras monedas digitales y tecnologías basadas en blockchain, convirtiéndose así en una tecnología fundamental en el campo de las criptomonedas .

La tecnología blockchain es un libro de contabilidad digital descentralizado y seguro que registra transacciones a través de una red de computadoras. Garantiza transparencia, inmutabilidad y resistencia a la manipulación, lo que dificulta la alteración de los datos. Blockchain es la tecnología subyacente de criptomonedas como el bitcoin y tiene aplicaciones más allá de las finanzas, como la gestión de la cadena de suministro y los contratos inteligentes. ^{[ 1 ]}

Actas

La red requiere una estructura mínima para compartir transacciones. Una red descentralizada ad hoc de voluntarios es suficiente. Los mensajes se transmiten según el mejor esfuerzo posible, y los nodos pueden abandonar y reincorporarse a la red a voluntad. Al reconectarse, un nodo descarga y verifica nuevos bloques de otros nodos para completar su copia local de la cadena de bloques. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Bitcoin utiliza un sistema de prueba de trabajo o prueba de transacción para formar un servidor de marca de tiempo distribuido como una red peer-to-peer . ^{[ 3 ]} Este trabajo se conoce comúnmente como minería de Bitcoin . Durante la minería, prácticamente toda la potencia de cálculo de la red Bitcoin se utiliza para resolver tareas criptográficas, lo que constituye la prueba de trabajo. Su propósito es garantizar que la generación de bloques válidos requiera un cierto esfuerzo, de modo que se pueda descartar prácticamente cualquier modificación posterior de la cadena de bloques, como en el escenario del ataque del 51%. Debido a esta dificultad, los mineros forman " grupos de minería " para obtener ganancias a pesar de los altos requisitos de potencia, el costoso despliegue de hardware y el control del mismo. Como resultado de la prohibición china de la minería de Bitcoin en 2021, Estados Unidos actualmente posee la mayor parte de los grupos de minería de Bitcoin. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

La principal innovación de Satoshi Nakamoto fue la exigencia de una prueba de trabajo para aceptar un nuevo bloque en la cadena de bloques . El proceso de minería consiste en identificar un bloque que, al ser sometido a dos operaciones hash con SHA-256 , produzca un número menor que el objetivo de dificultad establecido. Si bien el trabajo promedio requerido aumenta en proporción inversa al objetivo de dificultad, un hash siempre puede verificarse ejecutando una sola ronda de SHA-256 doble.

En la red de marcas de tiempo de Bitcoin, se obtiene una prueba de trabajo válida incrementando un valor aleatorio (nonce) hasta encontrar un valor que proporcione al hash del bloque la cantidad requerida de bits cero iniciales. Una vez que el proceso de hash ha producido un resultado válido, el bloque no se puede modificar sin rehacer el trabajo. A medida que se encadenan bloques posteriores, modificar el bloque implicaría rehacer el trabajo para cada bloque subsiguiente. Si existe una desviación en el consenso, puede producirse una bifurcación de la cadena de bloques .

El consenso mayoritario en Bitcoin está representado por la cadena más larga, cuya producción requirió el mayor esfuerzo. Si la mayor parte del poder computacional está controlada por nodos honestos, la cadena honesta crecerá más rápido y superará a cualquier cadena competidora. Para modificar un bloque anterior, un atacante tendría que rehacer la prueba de trabajo de ese bloque y de todos los bloques posteriores, superando así el trabajo de los nodos honestos. La probabilidad de que un atacante más lento logre alcanzarlo disminuye exponencialmente a medida que se añaden bloques posteriores. ^{[ 3 ]}

Para compensar el aumento de la velocidad del hardware y el interés variable en ejecutar nodos a lo largo del tiempo, la dificultad de encontrar un hash válido se ajusta aproximadamente cada dos semanas. Si los bloques se generan demasiado rápido, la dificultad aumenta y se requieren más hashes para crear un bloque y generar nuevos bitcoins. ^{[ 3 ]}

Dificultad y grupos de minería

Los primeros mineros de bitcoin usaban GPU para minar , ya que eran más adecuadas para el algoritmo de prueba de trabajo que las CPU . ^{[ 6 ]}

Posteriormente, algunos aficionados minaron bitcoins con chips FPGA y ASIC especializados . Los chips que se muestran en la imagen han quedado obsoletos debido a la creciente dificultad de su extracción.

Hoy en día, las empresas mineras de bitcoin dedican instalaciones a albergar y operar grandes cantidades de hardware de minería de alto rendimiento. ^{[ 7 ]}

La minería de Bitcoin es una actividad competitiva. Se ha observado una " carrera armamentística " entre las diversas tecnologías de hash utilizadas para minar bitcoins: se han empleado unidades centrales de procesamiento (CPU) básicas, unidades de procesamiento gráfico (GPU) de gama alta , matrices de puertas programables en campo (FPGA) y circuitos integrados de aplicación específica (ASIC), reduciendo cada una la rentabilidad de la tecnología menos especializada. Los ASIC específicos para Bitcoin son ahora el método principal de minería y han superado la velocidad de las GPU hasta en 300 veces. La dificultad del proceso de minería se ajusta periódicamente a la potencia de minado activa en la red. A medida que la minería de bitcoins se ha vuelto más difícil, las empresas fabricantes de hardware informático han experimentado un aumento en las ventas de productos ASIC de gama alta. ^{[ 8 ]}

La potencia de cálculo suele agruparse o combinarse para reducir la variabilidad en los ingresos de los mineros. Los equipos de minería individuales a menudo tienen que esperar largos periodos para confirmar un bloque de transacciones y recibir el pago. En un pool, todos los mineros participantes reciben un pago cada vez que un servidor participante resuelve un bloque. Este pago depende de la cantidad de trabajo que cada minero haya contribuido a encontrar ese bloque y del sistema de pago utilizado por el pool. ^{[ 9 ]}

Efectos ambientales

El impacto ambiental del bitcoin se ha caracterizado en la literatura como significativo, particularmente debido a su consumo de energía, emisiones de gases de efecto invernadero y residuos electrónicos . La minería de bitcoin , el proceso por el cual se crean los bitcoins y se finalizan las transacciones, consume energía y produce emisiones de carbono . ^{[ 10 ]} Según el Informe de la Industria de Minería Digital de Cambridge de 2025, los mineros encuestados informaron que el 48% de su electricidad provenía de combustibles fósiles y el 52% de fuentes de energía sostenibles, incluidas las renovables y la nuclear. ^{[ 11 ]} Además, los bitcoins se minan en hardware informático especializado que se degrada físicamente con el uso, lo que produce residuos electrónicos . ^{[ 12 ]} A partir de 2025, varios estudios empíricos informan una asociación entre un mayor consumo de electricidad en la minería de bitcoin y peores indicadores de sostenibilidad ambiental. ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]} El impacto ambiental del bitcoin ha atraído la atención de los reguladores, lo que ha llevado a incentivos o restricciones en varias jurisdicciones . ^{[ 16 ]}

Un estudio de 2023 publicado en ACS Sustainable Chemistry & Engineering encontró beneficios económicos potenciales derivados del uso de la minería de bitcoins en instalaciones de energía renovable planificadas en los Estados Unidos. ^{[ 17 ]}

Bitcoins minados

Por convención, la primera transacción en un bloque es una transacción especial que produce nuevos bitcoins propiedad del creador del bloque. Este es el incentivo para que los nodos apoyen la red. ^{[ 2 ]} Proporciona una forma de poner nuevos bitcoins en circulación. La recompensa por minar se reduce a la mitad cada 210 000 bloques. Comenzó en 50 bitcoins, bajó a 25 a finales de 2012, bajó de nuevo a 12,5 en el verano de 2016 y a 6,25 bitcoins en 2020. La reducción a la mitad más reciente, que ocurrió el 20 de abril de 2024 a las 12:09 a. m. UTC (con el bloque número 840 000), redujo la recompensa del bloque a 3,125 bitcoins. ^{[ 18 ]} Se espera que la próxima reducción a la mitad ocurra en 2028, cuando la recompensa del bloque caerá a 1,625 bitcoins. ^{[ 19 ]} Este proceso de reducción a la mitad está programado para continuar un máximo de 64 veces antes de que cese la creación de nuevas monedas. ^{[ 20 ]}

Cada minero puede elegir qué transacciones se incluyen o se excluyen de un bloque. ^{[ 21 ]} Un mayor número de transacciones en un bloque no equivale a una mayor potencia computacional requerida para resolver ese bloque. ^{[ 21 ]}

Como se indica en el documento técnico de Nakamoto, es posible verificar los pagos de Bitcoin sin ejecutar un nodo de red completo (verificación de pago simplificada, SPV). El usuario solo necesita una copia de los encabezados de bloque de la cadena más larga, que se obtienen consultando los nodos de la red hasta que se confirme su existencia; luego, se obtiene la rama del árbol Merkle que vincula la transacción con su bloque. Vincular la transacción a un lugar en la cadena demuestra que un nodo de la red la ha aceptado, y los bloques añadidos posteriormente confirman aún más la transacción. ^{[ 2 ]}

• Listas de protocolos de red