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¿Qué es la minería de Bitcoin?

El proceso de acuñar nuevos bitcoins es de alguna manera similar al proceso de extraer metales preciosos de la tierra. Por esta razón, se ha llegado a conocer como 'minería de bitcoins'.

Como se indica en el documento técnico de Bitcoin:

La adición constante de una cantidad fija de nuevas monedas es análoga a los mineros de oro que gastan recursos para agregar oro a la circulación. En nuestro caso, es tiempo de CPU y electricidad lo que se gasta.

Una visión simplificada de la minería de bitcoin es la siguiente:

• Las personas compiten para ganar recompensas en bitcoin aplicando poder de cómputo en un proceso conocido como 'Prueba de Trabajo' (PoW). El proceso se llama así porque solo los participantes (mineros) que han demostrado haber dedicado suficientes recursos (trabajo) tendrán la oportunidad de ganar las recompensas.
• Aproximadamente cada 10 minutos, las recompensas se distribuyen a un único 'minero' ganador.
• Las recompensas son de dos tipos -> (1) La 'recompensa de bloque', que es bitcoin recién emitido. Al momento de escribir, la recompensa de bloque está fijada en 6.25 bitcoins (pero se reducirá a la mitad a principios de mayo de 2024, luego se reducirá a la mitad nuevamente cuatro años después y así sucesivamente). (2) Las tarifas asociadas con todas las transacciones en el bloque actual. Los usuarios finales que deseen realizar una transacción deben adjuntar una tarifa a la transacción propuesta como incentivo para que los mineros la incluyan en el próximo bloque.

¿Por qué se necesita la minería de Bitcoin?

La minería de Bitcoin es un componente esencial del método de la red para llegar a un consenso sobre el estado actual del libro mayor. También es crucial para fortalecer la red contra ataques. En otras palabras, la minería de Bitcoin es central para permitir a las personas realizar transacciones de Bitcoin de manera segura. Para entender por qué, veamos con más detalle cómo funciona Bitcoin.

La red Bitcoin es un libro mayor público distribuido globalmente que consiste en una lista gigante de transacciones con marca de tiempo. Por ejemplo, una entrada en el libro mayor podría indicar que la Persona A envió 1 bitcoin a la Persona B a las 10 a.m. del lunes. El libro mayor se actualiza aproximadamente cada 10 minutos al agregar 'bloques' que contienen una lista de nuevas transacciones. La existencia del libro mayor, que es almacenada voluntariamente por miles de participantes conocidos como 'nodos', permite a cualquiera ver tanto el estado actual como la historia completa de la propiedad de Bitcoin.

Por diseño, no hay una autoridad centralizada que decida qué transacciones deben agregarse a los nuevos bloques. En su lugar, el estado del libro mayor (también conocido como la 'verdad') se alcanza colectivamente y mediante la coordinación de los nodos de acuerdo con el protocolo Bitcoin. Esta descentralización es lo que le da a Bitcoin algunas de sus propiedades más interesantes, a saber, resistencia a la censura y ausencia de permisos.

La mayoría de los nodos simplemente almacenan la historia del libro mayor, validan la autenticidad de las nuevas transacciones de acuerdo con las reglas del protocolo, y transmiten nuevos bloques de transacciones a otros nodos. De esta manera, el estado de la red se propaga por todo el mundo hasta que todos los nodos tienen la misma información. En ese punto, hay una nueva 'verdad' sobre quién posee qué.

Es importante destacar que un pequeño grupo de nodos, llamados mineros, compiten por ser los que realmente creen cada nuevo bloque. La verdad actualizada sobre quién posee qué comienza con un solo minero que ha ganado el derecho de crear un nuevo bloque. Ganar el derecho a crear un nuevo bloque se resuelve mediante una competencia conocida como "Prueba de Trabajo".

¿Qué es la Prueba de Trabajo y por qué es necesaria?

La minería de Prueba de Trabajo (PoW) es una forma de demostrar matemáticamente que un participante de la red tiene un interés en el juego. Funciona obligando a los participantes a demostrar que han completado algunos cálculos arbitrarios que consumen energía (trabajo). El requisito de gastar energía es importante porque hace que sea extremadamente costoso para los actores malintencionados participar. En otras palabras, asegura que atacar Bitcoin sea un proyecto que pierde dinero (y muy costoso), lo que hace que sea extremadamente improbable que ocurra.

Desde una perspectiva de teoría de juegos, la minería PoW ofrece varias ventajas:

1. Incentiva el Comportamiento Honesto: Los mineros están incentivados para seguir las reglas y validar las transacciones correctamente. Si intentan engañar al sistema, corren el riesgo de perder su potencial recompensa de bloque y la energía/recursos invertidos en el proceso de minería.
2. Seguridad a Través del Coste: El esfuerzo (trabajo computacional) requerido para agregar un bloque hace que la cadena de bloques sea segura contra ataques. Cualquier intento de alterar transacciones pasadas (es decir, realizar un ataque del 51%) requeriría un enorme poder computacional, lo que hace que tales ataques sean costosos e impracticables.
3. Equidad: La probabilidad de minar un bloque y recibir una recompensa es proporcional a la cantidad de recursos computacionales que un minero despliega. Esto proporciona un mecanismo justo de distribución de nuevas monedas y también de asignación del poder de decisión sobre la adición de nuevos bloques.
4. Resistencia a Sybil: La minería PoW hace que los ataques Sybil (donde una entidad crea muchas identidades falsas para influir en la red) sean inviables debido al alto costo asociado con la minería para cada identidad.

¿Cómo funciona la minería de Bitcoin?

El proceso se resume en el libro blanco de Bitcoin:

1. Las nuevas transacciones se transmiten a todos los nodos.

2. Cada nodo recoge nuevas transacciones en un bloque.

3. Cada nodo trabaja en encontrar una difícil Prueba de Trabajo para su bloque.

4. Cuando un nodo encuentra una Prueba de Trabajo, transmite el bloque a todos los nodos.

5. Los nodos aceptan el bloque solo si todas las transacciones en él son válidas y no ya gastadas.

6. Los nodos expresan su aceptación del bloque trabajando en crear el siguiente bloque en la cadena, usando el hash del bloque aceptado como el hash anterior.

Desglosémoslo con un poco más de detalle.

Para comenzar, los mineros son quienes proponen actualizaciones al libro mayor y solo los mineros que han completado con éxito la Prueba de Trabajo (PoW) tienen permiso para agregar un nuevo bloque. Esto está codificado en el protocolo Bitcoin.

Los mineros son libres de seleccionar transacciones válidas de un conjunto de transacciones potenciales que son transmitidas a la red por nodos. Tales transacciones se recopilan en el 'mempool'. Los mineros racionales y honestos seleccionan transacciones del mempool basándose en las tarifas adjuntas a ellas, optimizando para tarifas más altas. Esto da lugar al mercado de tarifas, que ayuda a garantizar que el espacio limitado de bloques se utilice de manera justa y eficiente.

El primer minero en completar la PoW, transmite su nuevo bloque propuesto a la red más amplia de nodos, quienes luego verifican para asegurarse de que el bloque siga las reglas del protocolo. Las reglas clave aquí son (1) todas las transacciones en el bloque son válidas (es decir, no hay doble gasto), y (2) el nuevo bloque hace referencia apropiadamente al bloque anterior y está numerado como el siguiente en la cadena (es decir, el nuevo bloque constituye el último bloque en la cadena más larga). Si es así, los nodos lo envían a otros nodos que completan el mismo proceso. De esta manera, el nuevo bloque se propaga a través de la red hasta que se acepta ampliamente como la 'verdad'.

Sin embargo, puede (y regularmente ocurre) que más de un minero complete la PoW casi al mismo tiempo y transmita simultáneamente su nuevo bloque a la red. Además, debido a los retrasos en la red y la separación geográfica, los nodos pueden recibir nuevos bloques propuestos en momentos ligeramente diferentes.

Es importante destacar que el nuevo bloque propuesto por un minero podría ser ligeramente diferente del de otro. Esto se debe a que, como se mencionó, los mineros son quienes eligen qué transacciones incluir en un bloque, y aunque tienden a optimizar para la rentabilidad, la ubicación y otros factores introducen variación. Cuando dos mineros envían diferentes nuevos bloques, comienzan a propagarse versiones competidoras de la 'verdad' a través de la red. La red finalmente converge en la versión 'correcta' de la verdad seleccionando la cadena que crece más rápido.

Desglosando esa última parte. Imagina que hay dos cadenas competidoras. Supongamos que el 75% de los mineros seleccionan la versión A (porque fue la primera versión que vieron) y comienzan su PoW para el siguiente bloque, construyendo sobre la versión A. El otro 25% de los mineros seleccionan la versión B (nuevamente, porque esa es la versión que encontraron primero) e inician el mismo proceso construyendo sobre esa versión. Estadísticamente, uno de los mineros que trabaja en la versión A probablemente complete la Prueba de Trabajo primero, transmitiendo la nueva versión a la red. Dado que los nodos siempre seleccionan la cadena más larga, la versión A dominará rápidamente la red. De hecho, la probabilidad de que la versión B crezca más rápido desaparece exponencialmente con cada bloque adicional, de modo que cuando se han agregado seis bloques, es una imposibilidad estadística. Por esta razón, una transacción que ha sido confirmada en seis bloques se considera, para la mayoría de los participantes, como definitiva. La 'finalidad' de las transacciones en Bitcoin, entonces, son seis bloques, o aproximadamente 1 hora.

Cabe destacar que un bloque que no termina formando parte de la cadena más larga (la versión B en nuestro ejemplo anterior) se conoce como bloque huérfano. Se estima que tales bloques se crean entre 1 y 3 veces al día. Las transacciones que están incluidas en un bloque huérfano no se pierden. Esto se debe a que si no ya estaban incluidas en la versión que termina siendo la cadena más larga, terminarán siendo agregadas al siguiente bloque de la cadena más larga.

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¿Cuál es el algoritmo de hash de Bitcoin?

Bitcoin utiliza un algoritmo de cifrado de grado militar llamado Algoritmo de Hash Seguro 2 (SHA2). Los mineros de Bitcoin son recompensados con BTC cuando encuentran un número aleatorio que solo puede generarse ejecutando el algoritmo de hash una y otra vez. Este proceso es análogo a una lotería donde comprar más boletos aumenta tus posibilidades de ganar. Al dedicar más poder computacional al algoritmo de hash, los mineros están efectivamente comprando más boletos de lotería.

¿Qué es el ajuste de dificultad en la minería de bitcoin y por qué es necesario?

El nivel de dificultad para el algoritmo de Prueba de Trabajo se ajusta automáticamente cada 2,016 bloques, o aproximadamente cada 2 semanas. Los ajustes se realizan con el objetivo de mantener la minería de nuevos bloques constante a 10 minutos por bloque.

El ajuste de dificultad tiene en cuenta el volumen total de poder computacional, o 'hashpower', que se aplica al algoritmo de hash. A medida que se agrega poder computacional, la dificultad aumenta, haciendo más difícil la minería para todos. Si se retira poder computacional, la dificultad se reduce, facilitando la minería.

Tenga en cuenta que el sistema de ajuste de dificultad hace que la minería de bitcoin sea bastante diferente de la minería de metales preciosos. Si, por ejemplo, el precio del oro sube, más mineros se sienten atraídos a unirse al mercado. La adición de más mineros de oro inevitablemente resultará en más oro producido. Por fuerzas de oferta y demanda, esto eventualmente reducirá el precio de mercado del oro. En el caso de Bitcoin, sin embargo, el volumen de bitcoin producido (acuñado) está predeterminado por el protocolo Bitcoin. Esto significa que no se ve afectado por el número y poder de los mineros. Por lo tanto, no importa cuánta potencia de minería se dirija hacia el algoritmo, el volumen de Bitcoin producido no se verá afectado.

¿Es legal la minería de Bitcoin?

La minería de Bitcoin es legal en la mayoría de los países, incluidos EE. UU. y Europa. En la mayoría de las regiones, los mineros de Bitcoin simplemente necesitan ser conscientes de las leyes relativas a la utilización de energía eléctrica e infraestructuras de datos para asegurarse de que cumplen con las normas y regulaciones locales.

En algunas regiones, los reguladores locales han impuesto o se han movido para imponer restricciones a la minería de Bitcoin. Las razones más comunes citadas son que la minería de Bitcoin tiene un impacto negativo en las redes eléctricas locales y/o que tiene impactos ambientales negativos. Por ejemplo, el Vicepresidente de la Autoridad Europea de Valores y Mercados, Erik Thedéen, dijo en noviembre de 2021 que las criptomonedas constituyen un riesgo para lograr los objetivos de cambio climático del Acuerdo de París. China prohibió oficialmente la minería de Bitcoin y otras criptomonedas a mediados de 2021, aunque una parte significativa del hashrate de Bitcoin continúa emanando del país.

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¿Es mala la minería de Bitcoin para el medio ambiente?

El impacto ambiental de Bitcoin es un tema que ha recibido una atención significativa. Los críticos a menudo argumentan que Bitcoin es malo para el medio ambiente porque consume mucha electricidad, la cual asocian con consecuencias ambientales y éticas negativas. Sin embargo, estas afirmaciones deben ser disecadas y examinadas cuidadosamente. Si bien Bitcoin consume una cantidad significativa de electricidad, es crucial considerar cómo se genera esta electricidad y hacer comparaciones apropiadas con otras industrias. Además, el impacto ambiental puede variar significativamente dependiendo de la fuente de energía, y se debate la proporción de energía renovable utilizada en la minería de Bitcoin. Además, cabe destacar que las cosas que son malas para el medio ambiente no son necesariamente éticamente malas. Un ejemplo aquí sería un servicio intensivo en energía pero beneficioso como los hospitales. El impacto ambiental debe sopesarse contra los beneficios potenciales, que en el caso de Bitcoin incluyen reducir las tarifas de remesas internacionales, la inclusión financiera y la creación de libertad económica. Si bien el uso de energía de Bitcoin es ciertamente una preocupación, es un tema multifacético que necesita un examen matizado. Puedes encontrar un análisis completo del tema del impacto ambiental de Bitcoin en este artículo.

¿Es rentable la minería de Bitcoin?

La minería de Bitcoin es una industria altamente competitiva con márgenes de ganancia estrechos. El insumo principal es la electricidad, aunque también se requieren inversiones iniciales significativas en hardware e instalaciones para albergar el hardware. El hardware clave involucrado se conoce como Circuito Integrado de Aplicación Específica (ASIC), que es un dispositivo de computación especializado para ejecutar exclusivamente el algoritmo de hash de Bitcoin. La rentabilidad depende principalmente del acceso constante a electricidad de bajo costo aplicada al hardware ASIC más eficiente.

La minería de Bitcoin es un sistema naturalmente equilibrado. A medida que el precio de bitcoin sube, los márgenes de los mineros se expanden. Esto atrae a más mineros a unirse al mercado. Sin embargo, los nuevos entrantes causan que la dificultad de acuñar nuevos bloques aumente. Esto requiere que todos los participantes gasten más recursos, reduciendo así la rentabilidad en general. Las caídas sostenidas en el precio de bitcoin han resultado históricamente en una porción de los mineros dejando el negocio debido a que los costos superan los ingresos.

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¿Cómo afecta la minería de Bitcoin al precio de Bitcoin?

En la mayoría de los casos, los mineros venden una parte significativa de sus bitcoins ganados para cubrir los costos asociados con la minería. Estos costos, entonces, contribuyen a la presión neta de venta. Los intentos de los mineros de maximizar la rentabilidad manteniendo o vendiendo Bitcoin según el impulso del mercado pueden tener un impacto en la volatilidad del precio de Bitcoin. Aquí, el argumento es que cuando el precio de Bitcoin está subiendo, los mineros pueden intentar mantener por más tiempo con la esperanza de que puedan extraer más beneficio. Esto resultaría en menos presión neta de venta, llevando a un aumento más rápido en el precio. Sin embargo, cuando el precio de Bitcoin está cayendo, es probable que los mineros vendan no solo sus reservas, sino también el bitcoin recién adquirido. Esto, a su vez, contribuiría a la volatilidad a la baja.