¿Cómo funciona una blockchain?

Una blockchain es un libro mayor de transacciones que miles de computadoras mantienen sincronizado sin confiar unas en otras, gracias a dos herramientas: los hashes criptográficos, que hacen que cualquier modificación del historial se detecte al instante, y un proceso de consenso que decide qué versión de las nuevas transacciones acepta todo el mundo. El resultado es una base de datos que no es de nadie pero que todos pueden verificar, y que nadie puede reescribir a escondidas.

Esta guía explica el mecanismo sin matemáticas. Solo necesitas tres ideas: hashes, bloques y consenso.

Hashes: huellas que delatan cualquier manipulación

Una función hash toma cualquier entrada —una palabra, un archivo, un libro mayor entero— y produce una huella corta de longitud fija. La función hash de Bitcoin, SHA-256, siempre devuelve 64 caracteres hexadecimales, sea cual sea la entrada.

Dos propiedades convierten a los hashes en el cimiento de todo lo demás:

1. La misma entrada da siempre la misma huella. Cualquiera puede volver a calcularla y comprobarla.
2. Cualquier cambio en la entrada —aunque sea un solo carácter— produce una huella completamente distinta e impredecible. Aplicar el hash a «Alice paga a Bob 5» y a «Alice paga a Bob 6» da dos resultados sin ninguna relación visible.

Lo esencial es que no se puede ir hacia atrás desde una huella hasta la entrada, ni se puede fabricar una entrada que produzca una huella elegida de antemano. Un hash es un compromiso: si publicas la huella, quedas atado exactamente a esos datos.

Si un banco publicara cada día el hash de su libro mayor, los clientes podrían detectar modificaciones, pero seguirían teniendo que fiarse del banco para saber cuál es el libro mayor verdadero. Las blockchains cierran esa brecha con las dos ideas siguientes.

Bloques: agrupar transacciones y encadenarlas entre sí

Las transacciones de la red no se registran de una en una. Se reúnen en bloques —lotes de entre unos cientos y unos pocos miles de transacciones— que se añaden al libro mayor a intervalos (cada 10 minutos aproximadamente en Bitcoin y cada 12 segundos aproximadamente en Ethereum).

Cada bloque contiene tres cosas que nos interesan aquí:

• El lote de transacciones.
• Una marca de tiempo y algunos datos de control.
• El hash del bloque anterior.

Ese último elemento es la «cadena» de la blockchain. El bloque 900.001 contiene la huella del bloque 900.000, que contiene la huella del bloque 899.999, y así hasta el primer bloque de todos, en 2009. El historial no es un montón de registros independientes, sino una única secuencia enlazada en la que cada bloque responde por todo lo anterior.

Por qué editar el historial hace tanto ruido

Supón que un atacante quiere alterar una transacción de un bloque del mes pasado. Cambiar siquiera un carácter cambia el hash de ese bloque. Pero el bloque siguiente registró el hash antiguo, así que ya no coincide y también habría que reescribirlo, lo que cambia su hash, lo que rompe el bloque que viene después. Una sola edición obliga a reescribir todos los bloques posteriores, a la vista de todos, mientras la red honesta sigue ampliando la cadena verdadera.

Una blockchain no hace imposible la manipulación; la hace imposible de ocultar y enormemente cara. Esa distinción es la forma honesta de describir su seguridad.

Consenso: ponerse de acuerdo sin árbitro

El hash protege el historial existente. El problema más difícil es el presente: miles de computadoras, ningún jefe, y todas tienen que ponerse de acuerdo sobre cuál es el siguiente bloque. De lo contrario, alguien podría gastar la misma moneda dos veces contándole historias distintas a cada mitad de la red: el problema del «doble gasto», que desconcertó durante décadas a quienes diseñaban sistemas de efectivo digital.

Las blockchains lo resuelven haciendo costoso el derecho a añadir un bloque, de modo que un atacante no pueda inundar la red con una versión falsa de los hechos a bajo precio. Los dos diseños dominantes se diferencian en aquello en lo que consiste ese coste.

Proof of work: coste = electricidad

En Bitcoin, unas computadoras llamadas mineros compiten por añadir cada bloque buscando por fuerza bruta un hash poco frecuente: recalculan la huella del bloque billones de veces con pequeñas variaciones hasta que una cae por debajo de un valor objetivo. Encontrarlo requiere una cantidad enorme de cálculo; verificar que otro lo ha encontrado lleva un milisegundo. El ganador difunde el bloque y recibe monedas de nueva emisión más comisiones.

La regla que todos siguen: gana la cadena válida con más trabajo total acumulado. Para reescribir la semana pasada, un atacante tendría que rehacer la minería de esa semana y superar de forma sostenida a todos los mineros honestos juntos, lo que en Bitcoin significa superar en cómputo a una industria global que quema electricidad real. Nadie ha reescrito nunca de esta manera una parte significativa del historial de Bitcoin.

Proof of stake: coste = capital en riesgo

En Ethereum y en la mayoría de las cadenas más recientes, los validadores depositan una cantidad de la moneda propia de la red (32 ETH para ejecutar un validador de Ethereum). El protocolo elige de forma pseudoaleatoria quién propone cada bloque, y los demás lo atestiguan. Si te portas mal —por ejemplo, firmando dos historiales contradictorios—, el protocolo destruye parte de tu depósito, una penalización llamada slashing.

La misma idea, con otra moneda de coste: atacar una cadena de proof of work desperdicia electricidad; atacar una cadena de proof of stake quema tu propio dinero. El proof of stake consume una fracción mínima de la energía, y por eso Ethereum cambió a este sistema en 2022, a costa de un protocolo más complejo.

Seguir una transacción a través del sistema

Juntemos las piezas siguiendo un pago:

1. Tú firmas. Tu billetera construye un mensaje —«enviar 0,1 ETH desde mi dirección a la de María»— y lo firma con tu clave privada. La firma demuestra que el propietario lo autorizó, sin revelar la clave.
2. Tú difundes. La transacción llega a la red y espera en una sala de espera pública (el mempool) junto con miles de otras.
3. Un bloque la incluye. Un minero o un validador empaqueta tu transacción en un bloque candidato, gana el derecho a publicarlo y lo difunde.
4. Todos verifican. Cada nodo comprueba por su cuenta cada transacción del bloque: ¿la firma es válida?, ¿hay saldo suficiente?, ¿se han cumplido las reglas? Un bloque inválido se rechaza sin más, venga de quien venga. Este es el superpoder silencioso: verificar es barato y universal, así que quienes producen bloques no tienen autoridad, solo un turno temporal.
5. La cadena crece más allá de ella. Cada bloque posterior entierra el tuyo un poco más. Tras un puñado de bloques, reescribir el historial para eliminar tu transacción exigiría rehacerlos todos frente a toda la red, y por eso los comercios esperan unas cuantas «confirmaciones» antes de dar por definitivos los pagos grandes.

En ningún momento una única parte decidió cuál era la verdad. El libro mayor es lo que las reglas, aplicadas por todos, dicen que es.

Lo que las blockchains no hacen

El material para principiantes sobrevalora esta tecnología, así que conviene calibrar:

• «Inmutable» tiene letra pequeña. El historial antiguo está prácticamente fijado, pero los últimos minutos pueden reorganizarse ligeramente mientras la red converge; de ahí las confirmaciones.
• Si entra basura, sale basura. La cadena garantiza la integridad del libro mayor, no la honestidad de lo que la gente escribe en él. Una transacción fraudulenta se registra con la misma fidelidad que una legítima.
• La cadena no puede proteger tus claves. Casi todas las pérdidas en criptomonedas proceden de claves robadas o perdidas y de la ingeniería social, no de un consenso roto.
• La descentralización es un espectro, no una casilla que marcar. Una cadena validada por cientos de miles de nodos independientes y otra validada por una docena de operadores de servidores son ambas «blockchains». La seguridad solo es tan buena como lo distribuidos que estén realmente los participantes.