Cómo funciona la blockchain

Mira la cadena de arriba antes de seguir leyendo. Cada bloque guarda una huella breve (su hash) de su propio contenido, y también guarda el hash del bloque anterior, que es precisamente lo que enlaza los bloques formando una cadena. Si manipulas el Bloque 2, su huella cambia, así que el Bloque 3 y el Bloque 4 ya no coinciden con el bloque que tienen detrás y se marcan como rotos. Ahora imagina un cuaderno gigantesco que recoge cada pago jamás realizado, y piensa en miles de ordenadores que mantienen, cada uno, una copia idéntica de él. Ningún banco posee la versión maestra, nadie puede entrar y cambiar una línea, y cualquiera puede comprobar que su copia coincide con la de los demás. Eso es una blockchain. El nombre es literal: es una cadena de bloques, donde cada bloque es un lote de transacciones y los bloques están enlazados en orden. No necesitas saber programar para entenderlo. Solo necesitas una imagen clara de un cuaderno compartido muy difícil de falsificar, y el resto de este módulo construye esa imagen paso a paso.

Un registro compartido y de solo adición

Empecemos por el cuaderno. En lugar de que lo tenga un solo banco, miles de ordenadores (llamados nodos) mantienen, cada uno, su propia copia actualizada. Eso es lo que significa "distribuido", y te da dos ventajas.

Primero, no hay una única copia que hackear, incautar o perder. Si un nodo se desconecta, el registro sigue vivo en todas las demás máquinas, así que no hay nada central que atacar.

Segundo, el registro es de solo adición. Puedes añadir entradas nuevas al final, pero no puedes borrar o reescribir en silencio las antiguas, porque cualquier otra copia discreparía de inmediato de ti. Por eso se dice que una blockchain es una fuente de verdad compartida: no porque una autoridad la garantice, sino porque miles de copias independientes tienen que ponerse de acuerdo.

Cómo se enlazan los bloques en una cadena

Las transacciones nuevas se recogen y se agrupan en un bloque. Antes de que la red acepte ese bloque, lo comprueba contra las reglas: ¿son reales las monedas?, ¿el emisor las posee de verdad?, ¿son válidas las firmas? Solo entonces se añade el bloque al final de la cadena.

Lo ingenioso está en cómo se conecta un bloque con el siguiente. Cada bloque pasa su contenido por una función hash, una función matemática que convierte cualquier dato en una huella breve y de longitud fija. Cada bloque nuevo guarda entonces la huella del bloque justo anterior. Así, el bloque 100 lleva la huella del bloque 99, el bloque 99 lleva la del 98, y esa referencia se remonta hasta el primer bloque de todos. Los bloques quedan encadenados por estas huellas, y ese encadenamiento es precisamente lo que hace que todo el historial sea detectable ante cualquier manipulación (verás por qué en un momento).

Quién decide cuál es el siguiente bloque

Si nadie está al mando, ¿cómo se ponen de acuerdo miles de nodos sobre cuál es el siguiente bloque? Siguen un mecanismo de consenso, un reglamento compartido para decidir quién añade el siguiente bloque. Los dos de los que más oirás hablar son la prueba de trabajo y la prueba de participación.

En la prueba de trabajo (utilizada por Bitcoin), unos nodos especiales llamados mineros compiten para resolver un rompecabezas matemático difícil. Resolverlo exige electricidad y potencia de cálculo reales, y el primero en resolverlo se gana el derecho a añadir el siguiente bloque y a cobrar una recompensa.

En la prueba de participación (utilizada por Ethereum desde 2022) no hay carrera de rompecabezas. En su lugar, los validadores bloquean parte de su propio capital como depósito, llamado stake, y el sistema elige quién añade el siguiente bloque en parte al azar y en parte según el tamaño de su stake. A quien se descubra haciendo trampa se le puede retirar ese stake.

Ambos enfoques llegan a la misma meta, un acuerdo honesto sin un jefe central, mediante el mismo truco: hacen que hacer trampa salga caro.

Por qué es tan difícil falsificar el registro

Tres factores se suman para hacer que una blockchain sea muy difícil de falsificar.

• Encadenamiento por hash. Cambia una sola transacción antigua y la huella de ese bloque cambia, lo que rompe la referencia en todos los bloques posteriores. La manipulación no se esconde: se enciende como una alarma.
• Copias distribuidas. Tu versión falsificada tiene que imponerse a miles de copias honestas a la vez, y gana la mayoría.
• El coste del ataque. Para reescribir de verdad la historia reciente, un atacante necesitaría controlar más de la mitad de la potencia de minado o del stake de la red, rehacer todo el trabajo afectado, y superar en velocidad a todos los demás juntos. Es el famoso ataque del 51%, y en una red grande resulta tan costoso que, por lo general, no compensa intentarlo.

Fíjate en qué es lo que realmente hace el trabajo aquí. La seguridad no viene de un guardián de confianza que vigila el libro mayor. Viene de hacer que la deshonestidad cueste más de lo que jamás podría ganar.

Comprobación rápida de conocimientos

¿Qué significa "de solo adición" para una blockchain? Puedes añadir entradas nuevas al final del registro, pero no puedes borrar o reescribir en silencio las existentes, porque cualquier otra copia del libro mayor discreparía de tu versión alterada.

¿Cómo se enlazan los bloques individuales en una cadena? Cada bloque guarda el hash (la huella) del bloque anterior. Esa referencia se remonta hasta el primer bloque, así que cambiar cualquier bloque antiguo rompe el enlace en todos los bloques que le siguen.

¿Por qué es tan difícil llevar a cabo un ataque del 51% en una red grande? Para reescribir la historia reciente, un atacante necesitaría controlar más de la mitad de la potencia de minado o del stake de la red, rehacer todo el trabajo afectado, y aun así superar en velocidad a toda la red honesta. En una cadena grande eso resulta tan costoso que rara vez compensa intentarlo.

Fuentes

• NIST, "IR 8202: Blockchain Technology Overview", definición de una blockchain como un libro mayor distribuido y de solo adición, formado por bloques enlazados mediante hash y copiados en muchos nodos.
• ISO, "ISO 22739: Blockchain and distributed ledger technologies - Vocabulary", cómo se replica y sincroniza una base de datos compartida entre muchos nodos sin un administrador central.
• bitcoin.org, "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System" (Satoshi Nakamoto), por qué los mineros gastan potencia de cálculo y energía para añadir bloques y ganar la recompensa.
• ethereum.org, "Proof-of-stake (PoS)", cómo se elige a los validadores en proporción al capital que ponen en stake, el cual puede perderse por hacer trampa.
• ethereum.org, "The Merge", el cambio de Ethereum a la prueba de participación el 15 de septiembre de 2022 y la reducción de aproximadamente un 99.95% en el uso de energía.
• bitcoin.org, "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System" (Satoshi Nakamoto), el ataque del 51% y por qué reescribir la historia en una red grande resulta prohibitivamente caro.