Minería de Bitcoin (Bitcoin mining)

Lo más probable es que al escuchar la frase "minería de bitcoins" tu mente comience a divagar hacia la fantasía occidental de picos, suciedad y hacerse rico. Pues esta analogía no está muy lejos.

Mucho menos glamoroso pero igualmente incierto, la minería de bitcoins se realiza mediante computadoras de alta potencia que resuelven problemas matemáticos computacionales complejos (es decir, tan complejos que no se pueden resolver a mano y, de hecho, lo suficientemente complicados como para cargar incluso computadoras increíblemente poderosas). La suerte y el trabajo que requiere una computadora para resolver uno de estos problemas es el equivalente digital de un minero que golpea oro en el suelo, mientras excava en una caja de arena. Al momento de escribir este artículo, la probabilidad de que una computadora resuelva uno de estos problemas es de aproximadamente 1 en 16 billones, pero hablaremos de eso más adelante.

El resultado de la "minería de bitcoins" estp doble. Primero, cuando las computadoras resuelven estos complejos problemas matemáticos en la red Bitcoin, producen nuevos bitcoins, no muy diferente a cuando una operación minera extrae oro del suelo. Y segundo, al resolver problemas matemáticos computacionales, los mineros de bitcoins hacen que la red de pago de Bitcoin sea confiable y segura, verificando la información de sus transacciones.

Hay una buena posibilidad de que todo eso tenga mucho sentido. Para explicar con más detalle cómo funciona la minería de bitcoins, comencemos con un proceso que está un poco más cerca de casa: la regulación de la moneda impresa.

Conceptos básicos de Bitcoin: en qué se diferencia el Bitcoin de las monedas tradicionales.
Los consumidores tienden a confiar en las monedas impresas, al menos en los Estados Unidos. Eso se debe a que el dólar estadounidense está respaldado por un banco central llamado Reserva Federal. Además de una serie de otras responsabilidades, la Reserva Federal regula la producción de dinero nuevo y el gobierno federal procesa el uso de moneda falsa.

Incluso los pagos digitales que utilizan dólares estadounidenses están respaldados por una autoridad central. Cuando realizas una compra en línea con tu tarjeta de débito o crédito, por ejemplo, esta transacción es procesada por una empresa de procesamiento de pagos como Mastercard o Visa. Además de registrar su historial de transacciones, esas empresas verifican que las transacciones no sean fraudulentas, que es una de las razones por las que tu tarjeta de débito o crédito puede ser suspendida mientras viajas.

Bitcoin, por otro lado, no está regulado por una autoridad central. Bitcoin está respaldado por millones de computadoras en todo el mundo llamadas "nodesv(nodos)". Esta red de computadoras realiza la misma función que la Reserva Federal, Visa y Mastercard, pero con algunas diferencias clave. Los nodos almacenan información sobre transacciones anteriores y ayudan a verificar su autenticidad. Sin embargo, a diferencia de esas autoridades centrales, los nodos de Bitcoin están repartidos por todo el mundo y registran los datos de las transacciones en una lista pública a la que puede acceder cualquiera, incluso tu.

Conceptos básicos de Bitcoin: ¿Qué es la minería de criptomonedas?
Cuando alguien envía Bitcoin a cualquier lugar, lo llamamos una "transacción". Las transacciones realizadas en la tienda o en línea están documentadas por bancos, sistemas de punto de venta y recibos físicos. Los mineros de Bitcoin logran el mismo efecto sin estas instituciones al agrupar transacciones en "bloques" y agregarlas a un registro público llamado "blockchain". Luego, los nodos mantienen registros de esos bloques para que puedan verificarse en el futuro.

Cuando los mineros de bitcoins agregan un nuevo bloque de transacciones a la blockchain, parte de su trabajo es asegurarse de que esas transacciones sean precisas. (Más sobre la magia de cómo sucede esto en un segundo). En particular, los mineros de bitcoins se aseguran de que no se dupliquen bitcoins, una peculiaridad única de las monedas digitales llamada "doble gasto". Con las monedas impresas, la falsificación siempre es un problema, pero por lo general, una vez que gastas $ 20 dolares en la tienda, esa factura está en manos del empleado. Sin embargo, con la moneda digital es una historia diferente.

La información digital se puede reproducir con relativa facilidad, por lo que con Bitcoin y otras monedas digitales, existe el riesgo de que un gastador pueda hacer una copia de su bitcoin y enviarla a otra parte conservando el original. Volvamos a la moneda impresa por un momento y digamos que alguien intentó duplicar su billete de $ 20 para gastar tanto el original como el falso en una tienda. Si un empleado supiera que los clientes están duplicando dinero, todo lo que tendría que hacer es mirar los números de serie del billete. Si los números fueran idénticos, el empleado sabría que el dinero se había duplicado. Esto es similar a lo que hace un minero de bitcoin cuando verifica nuevas transacciones. Si alguien gastara con éxito el doble de su Bitcoin, necesitaría tomar el 51% de la potencia minera en la red. A medida que Bitcoin crece, esto se vuelve cada vez más difícil y el costo inicial para lograrlo sería astronómico y casi imposible .

Recompensar a los mineros
Sin embargo, con hasta 300,000 compras y ventas en un solo día a partir de agosto de 2020, verificar cada una de esas transacciones puede ser mucho trabajo para los mineros, lo que se traduce en otra diferencia clave entre los mineros de bitcoin y la Reserva Federal, Mastercard o Visa. Como compensación por sus esfuerzos, los mineros reciben bitcoins cada vez que agregan un nuevo bloque de transacciones a la blockchain.

La cantidad de bitcoins nuevos liberados con cada bloque extraído se denomina "recompensa por bloque(block reward)". La recompensa por bloque se reduce a la mitad cada 210.000 bloques o aproximadamente cada 4 años. En 2009, fue 50. En 2013, fue 25, en 2018 fue 12.5 y en mayo de 2020, se redujo a la mitad a 6.25.

• Bitcoin redujo con éxito a la mitad su recompensa minera por tercera vez el 11 de mayo de 2020.
• A partir de esa fecha, tomará aproximadamente 1,458 días hasta que la red alcance su cuarta reducción a la mitad, lo que hace que la recompensa por extraer son solo 3.125 Bitcoins por bloque.

Este sistema continuará hasta alrededor de 2140.5 En ese momento, los mineros serán recompensados con tarifas por procesar transacciones que pagarán los usuarios de la red. Estas tarifas aseguran que los mineros todavía tengan un incentivo al minar y que mantengan la red en funcionamiento. La idea es que la competencia por estas tarifas hará que se mantengan bajas una vez finalizadas las reducciones a la mitad.

Estas reducciones a la mitad reducen la velocidad a la que se crean nuevas monedas y, por tanto, reducen la oferta disponible. Esto puede tener algunas implicaciones para los inversores, ya que otros activos con baja oferta, como el oro, pueden tener una alta demanda y hacer subir los precios. A esta tasa de reducción a la mitad, la cantidad total de bitcoins en circulación alcanzará un límite de 21 millones, lo que hará que la moneda sea completamente finita y potencialmente más valiosa con el tiempo.

¿Cómo funciona la minería de Bitcoin?
Aquí está el truco. Para que los mineros de bitcoins realmente ganen bitcoins al verificar las transacciones, deben ocurrir dos cosas. Primero, deben verificar transacciones por valor de 1 megabyte (MB), que teóricamente pueden ser tan pequeñas como una transacción, pero con mayor frecuencia son varios miles, dependiendo de la cantidad de datos que almacene cada transacción. Esta es la parte facil.

En segundo lugar, para agregar un bloque de transacciones a la blockchain, los mineros deben resolver un problema matemático computacional complejo, también llamado "prueba de trabajo". Lo que en realidad están haciendo es intentar encontrar un número hexadecimal de 64 dígitos, llamado "hash", que sea menor o igual que el hash objetivo. Básicamente, la computadora de un minero escupe hashes a una velocidad de megahashes por segundo (MH / s), gigahashes por segundo (GH / s) o incluso terahashes por segundo (TH / s) dependiendo de la unidad, adivinando todos los 64- números de dígitos hasta que lleguen a una solución. En otras palabras, es una apuesta.

El nivel de dificultad del bloque más reciente a agosto de 2020 es de más de 16 billones. Es decir, la probabilidad de que una computadora produzca un hash por debajo del objetivo es de 1 en 16 billones. Para poner eso en perspectiva, tienes 44,500 veces más probabilidades de ganar el premio mayor de Powerball con un solo boleto de lotería que de elegir el hash correcto en un solo intento. Afortunadamente, los sistemas informáticos de minería arrojan muchas, muchas más posibilidades de hash que eso. No obstante, la minería de bitcoins requiere enormes cantidades de energía y sofisticadas plataformas informáticas, pero también hablaremos de eso más adelante.

El nivel de dificultad se ajusta cada 2016 bloques, o aproximadamente cada 2 semanas, con el objetivo de mantener constantes las tasas de minería. Es decir, mientras más mineros compitan por una solución, más difícil se volverá el problema. Lo opuesto también es cierto. Si se quita la potencia computacional de la red, la dificultad se ajusta hacia abajo para facilitar la minería.

Explícalo como si tuviera cinco (ELI5)
Aquí hay una analogía útil para considerar:
"Digamos que les digo a tres amigos que estoy pensando en un número entre 1 y 100, y escribo ese número en una hoja de papel y lo cierro en un sobre. Mis amigos no tienen que adivinar el número exacto, simplemente tienen que ser la primera persona en adivinar cualquier número que sea menor o igual al número en el que estoy pensando, y no hay límite para la cantidad de intentos.

"Digamos que estoy pensando en el número 19. Si el amigo A adivina 21, pierde porque 21> 19. Si el amigo B adivina 16 y el amigo C adivina 12, entonces ambos han llegado teóricamente a respuestas viables, porque 16 < 19 y 12 <19. No hay "crédito adicional" para el Amigo B, aunque la respuesta de B estuvo más cerca de la respuesta objetivo de 19.

"Ahora imagina que hago la pregunta 'adivina en qué número estoy pensando', pero no estoy preguntando solo a tres amigos, y no estoy pensando en un número entre 1 y 100. Más bien, estoy preguntando a millones de posibles mineros y estoy pensando en un número hexadecimal de 64 dígitos. Ahora ve que será muy difícil adivinar la respuesta correcta ".

¿Cómo se puede competir con millones de mineros?
Si 1 de cada 16 billones no suena lo suficientemente difícil como está, aquí está el truco. Los mineros de bitcoins no solo tienen que encontrar el hash correcto, sino que también deben ser los primeros en hacerlo.

Debido a que la minería de bitcoins es esencialmente una conjetura, llegar a la respuesta correcta antes de que otro minero tiene casi todo que ver con la rapidez con la que tu computadora puede producir hashes. Hace solo una década, la minería de bitcoins se podía realizar de forma competitiva en computadoras de escritorio normales. Sin embargo, con el tiempo, los mineros se dieron cuenta de que las tarjetas gráficas que se usaban comúnmente para los videojuegos eran más efectivas y comenzaron a dominar el juego. En 2013, los mineros de bitcoin comenzaron a usar computadoras diseñadas específicamente para minar criptomonedas de la manera más eficiente posible, llamadas Circuitos Integrados Específicos de Aplicación (ASIC en ingles que significa "Application-Specific Integrated Circuits"). Estos pueden ir desde varios cientos de dólares hasta decenas de miles, pero su eficiencia en la minería de Bitcoin es superior.

Hoy en día, la minería de bitcoins es tan competitiva que solo se puede realizar de manera rentable con los ASIC más actualizados. Cuando se utilizan computadoras de escritorio, GPU o modelos más antiguos de ASIC, el costo del consumo de energía en realidad excede los ingresos generados. Incluso con la unidad más nueva a u disposición, una computadora rara vez es suficiente para competir con lo que los mineros llaman "grupos de minería".

Un grupo de minería es un grupo de mineros que combinan su potencia informática y dividen el bitcoin extraído entre los participantes. Una cantidad desproporcionadamente grande de bloques son extraídos por grupos en lugar de por mineros individuales. Los grupos y las empresas mineras han representado grandes porcentajes de la potencia informática de bitcoin.

¿Es rentable la minería de Bitcoin?
Entre 1 en 16 billones de probabilidades, niveles de dificultad de escalado y la red masiva de usuarios que verifican transacciones, un bloque de transacciones se verifica aproximadamente cada 10 minutos. Pero es importante recordar que 10 minutos es un objetivo, no una regla.

La red bitcoin actualmente está procesando poco menos de cuatro transacciones por segundo a partir de agosto de 2020, y las transacciones se registran en la blockchain cada 10 minutos. A modo de comparación, Visa puede procesar alrededor de 65.000 transacciones por segundo. Sin embargo, a medida que la red de usuarios de bitcoin va creciendo, la cantidad de transacciones realizadas en 10 minutos eventualmente excederá la cantidad de transacciones que se pueden procesar en 10 minutos. En ese momento, los tiempos de espera para las transacciones comenzarán y continuarán haciéndose más largos, a menos que se realice un cambio en el protocolo bitcoin.

Este problema en el corazón del protocolo bitcoin se conoce como "scaling". Si bien los mineros de bitcoin generalmente están de acuerdo en que se debe hacer algo para abordar el scaling, hay menos consenso sobre cómo hacerlo. Se han propuesto dos soluciones principales para abordar el problema de scaling. Los desarrolladores han sugerido (1) crear una capa secundaria "off-chain" para Bitcoin que permitiría transacciones más rápidas que la blockchain puede verificar más adelante, o (2) aumentar la cantidad de transacciones que cada bloque puede almacenar.

Con menos datos para verificar por bloque, la Solución 1 haría que las transacciones fueran más rápidas y económicas para los mineros. La solución 2 se ocuparía del scaling al permitir que se procese más información cada 10 minutos aumentando el tamaño del bloque.

En julio de 2017, los mineros de bitcoins y las empresas mineras que representan aproximadamente del 80% al 90% de la potencia informática de la red votaron para incorporar un programa que disminuiría la cantidad de datos necesarios para verificar cada bloque. Es decir, optaron por la Solución 1.

El programa por el que los mineros votaron para agregar al protocolo bitcoin se llama testigo segregado o SegWit. Este término es una fusión de Segregated, que significa "separar", y Witness, que se refiere a "firmas en una transacción de bitcoin". Testigo segregado, entonces, significa separar las firmas de transacciones de un bloque y adjuntarlas como un bloque extendido. Si bien agregar un solo programa al protocolo bitcoin puede no parecer una gran solución, se estima que los datos de firmas representan hasta el 65% de los datos procesados en cada bloque de transacciones.

Menos de un mes después, en agosto de 2017, un grupo de mineros y desarrolladores iniciaron un "hard fork", dejando que la red bitcoin creara una nueva moneda usando la misma base de código que bitcoin. Aunque este grupo estuvo de acuerdo con la necesidad de una solución al escalado, les preocupaba que la adopción de tecnología de testigos segregados no abordara por completo el problema del escalado.

En su lugar, optaron por la Solución 2. La moneda resultante, denominada “bitcoin cash”, aumentó el tamaño del bloque a 8 MB para acelerar el proceso de verificación y permitir un rendimiento de alrededor de 2 millones de transacciones por día. El 16 de agosto de 2020, Bitcoin Cash se valoró en alrededor de $ 302 USD frente a los aproximadamente $ 11,800 USD de Bitcoin.