Minería de criptomonedas: qué es y cómo funciona

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• La minería de criptomonedas se utiliza para verificar y confirmar transacciones en la blockchain, así como para crear nuevas unidades de criptomonedas.

• El trabajo de los mineros requiere recursos computacionales significativos, pero es necesario para garantizar la seguridad de la red blockchain.

Qué es la minería de criptomonedas

La minería de criptomonedas es un proceso fundamental que garantiza la seguridad y descentralización de las criptomonedas basadas en el mecanismo de consenso Proof of Work (PoW). Durante este proceso, los mineros verifican las transacciones de los usuarios y las añaden al registro público de la blockchain. Gracias a la minería, criptomonedas como Bitcoin pueden funcionar sin la necesidad de una autoridad central.

Funciones clave de la minería:

1. Verificación y confirmación de transacciones
2. Mantenimiento de la seguridad de la red
3. Emisión de nuevas monedas en circulación

La minería de criptomonedas está estrictamente regulada por un conjunto de reglas que previenen la creación arbitraria de nuevas monedas. Estas reglas están incorporadas en los protocolos básicos de las criptomonedas y se aplican a toda la red de miles de nodos.

¿Cómo funciona la minería de criptomonedas?

El proceso de minería se puede dividir en varias etapas secuenciales. Primero, todas las nuevas transacciones se envían a la memoria (mempool). La tarea del minero es verificar la validez de estas transacciones y agruparlas en un bloque.

Un bloque se puede considerar como una página en el registro de blockchain, donde se registra información sobre varias transacciones. Un nodo de minería recopila transacciones no confirmadas del pool de memoria y forma un bloque candidato.

Después de la formación de un bloque candidato, el minero intenta convertirlo en un bloque confirmado resolviendo un complicado problema matemático que requiere recursos computacionales significativos. Por cada bloque creado con éxito, el minero recibe una recompensa en forma de nuevas monedas y comisiones por transacciones.

Paso 1. Hashing de transacciones

En la primera etapa, el minero extrae transacciones no procesadas del pool de memoria y las hashea. El hashing es el proceso de convertir datos de entrada de cualquier tamaño en datos de salida de longitud fija (hash).

El hash de cada transacción es una cadena única de números y letras que sirve como identificador. Es importante señalar que el hash contiene toda la información sobre la transacción en forma comprimida.

Además de la hash de las transacciones de los usuarios, el minero añade su propia transacción, llamada coinbase, en la que se envía una recompensa por el bloque. Esta transacción genera nuevas monedas y normalmente se coloca primero en el nuevo bloque.

Paso 2. Creación del árbol de Merkle

Después de la hash de todas las transacciones, los hashes obtenidos se organizan en una estructura conocida como árbol de Merkle o árbol hash. Esta estructura se forma mediante la combinación secuencial de pares de hashes de transacciones y su rehashing.

El proceso continúa hasta que solo queda un hash: el hash raíz (raíz de Merkle). Este hash incluye información sobre todas las transacciones en el bloque, lo que permite verificar de manera eficiente la integridad de los datos.

Paso 3. Buscar un encabezado de bloque válido

El encabezado del bloque es un identificador único de cada bloque en la cadena. Al crear un nuevo bloque, el minero combina:

• Hash raíz de su bloque candidato
• Hash del bloque anterior en la cadena
• Número arbitrario (nonce)

Luego, el minero hash esta combinación de datos. El objetivo del minero es encontrar un valor nonce tal que el hash resultante cumpla con ciertos requisitos (por ejemplo, comenzar con una cierta cantidad de ceros ). Este requisito se llama dificultad de minería.

Dado que no es posible predecir el resultado del hashing, los mineros se ven obligados a probar diferentes valores de nonce, realizando millones de cálculos en busca de un hash adecuado.

Paso 4. Transmisión del bloque a la red

Cuando un minero logra encontrar un hash válido de un bloque, transmite este bloque a la red. Otras nodos verifican la validez del bloque y, si todo es correcto, lo añaden a su copia de la blockchain.

En ese momento, el bloque candidato se convierte en un bloque confirmado, y todos los mineros comienzan a trabajar en el siguiente bloque, utilizando el nuevo bloque confirmado como base.

Solución de conflictos en la minería simultánea de bloques

A veces, dos mineros encuentran bloques válidos al mismo tiempo y los envían a la red. En este caso, se produce una bifurcación temporal de la blockchain, donde parte de los mineros continúa trabajando sobre un bloque y la otra parte sobre otro.

El conflicto se resuelve cuando una de las cadenas se vuelve más larga que la otra. Según las reglas de consenso, la red siempre acepta la cadena más larga como válida. Un bloque que se encuentra en la cadena rechazada se llama huérfano o desacoplado, y los mineros que trabajaron en él cambian a la cadena principal.

La dificultad de la minería y su regulación

La dificultad de la minería es un parámetro que determina cuán difícil es encontrar un hash válido de bloque. El protocolo ajusta automáticamente la dificultad para garantizar un tiempo estable de creación de nuevos bloques.

Cuando nuevos mineros se unen a la red y la potencia de cálculo (hashrate) aumenta, la dificultad incrementa para que el tiempo de creación de un bloque permanezca constante. Y viceversa, si los mineros abandonan la red, la dificultad disminuye.

Esta regulación automática asegura una emisión predecible de nuevas monedas y un funcionamiento estable de la red, independientemente de la cantidad de mineros.

Tipos principales de minería de criptomonedas

A lo largo de la existencia de las criptomonedas, han surgido varios métodos de minería. Analicemos los más comunes de ellos:

Minería en la unidad central de procesamiento (CPU)

En los primeros años de existencia de Bitcoin, era suficiente con un procesador de computadora común para minar. Cualquiera podría extraer BTC utilizando una computadora doméstica.

Sin embargo, con el aumento de la popularidad de las criptomonedas y el incremento de la dificultad de la minería, la minería con CPU se ha vuelto ineficaz. Hoy en día, este método prácticamente no se utiliza para las criptomonedas populares, ya que los costos de electricidad superan las ganancias potenciales.

Minería en unidades de procesamiento gráfico (GPU)

Las unidades de procesamiento gráfico (GPU) fueron diseñadas originalmente para el procesamiento de gráficos, pero su arquitectura resultó ser efectiva también para la minería de criptomonedas. Las GPU son capaces de realizar múltiples cálculos en paralelo, lo que las hace mucho más eficientes que las CPU en tareas de hashing.

Ventajas de la minería con GPU:

• Costo de equipo relativamente asequible
• La versatilidad ( se puede utilizar para diversas criptomonedas )
• Posibilidad de revender el equipo para otros fines

La minería con GPU todavía se utiliza para la extracción de algunos altcoins, aunque para muchas criptomonedas este método ya no es rentable.

Minería en circuitos integrados especializados (ASIC)

Los mineros ASIC son dispositivos diseñados específicamente para extraer ciertas criptomonedas. A diferencia de las CPU y GPU, que son dispositivos de computación versátiles, los ASIC están destinados exclusivamente a resolver un algoritmo de hash específico.

Características de la minería ASIC:

• Máxima eficiencia y rendimiento
• Alto costo del equipo
• Rápida obsolescencia de modelos
• La falta de universalidad (cada ASIC está diseñado para un algoritmo específico)

Hasta la fecha, los mineros ASIC dominan la minería de bitcoin y algunas otras criptomonedas que utilizan el algoritmo SHA-256.

Grupos de minería

Dado que la probabilidad de que un minero individual encuentre un bloque por sí solo es extremadamente baja, se crearon los pools de minería: asociaciones de mineros que utilizan conjuntamente su poder de computación.

Cuando el pool encuentra un bloque, la recompensa se distribuye entre los participantes en proporción a su contribución a la potencia de cálculo total. Esto permite a los mineros obtener ingresos más estables, aunque menores.

Sin embargo, la concentración de poder de cálculo en grandes grupos crea riesgos de centralización de la red. Si un grupo controla más del 51% de la tasa de hash total, teóricamente podría llevar a cabo un ataque a la red.

Características de la minería de bitcoin

Bitcoin utiliza el mecanismo de consenso Proof of Work (PoW), creado por Satoshi Nakamoto. Este mecanismo determina cómo la red alcanza un consenso sobre el estado de la blockchain sin la participación de intermediarios centralizados.

Características de la minería de bitcoin:

• Algoritmo de hash SHA-256
• Tiempo objetivo de creación de bloque: aproximadamente 10 minutos
• Ajuste de la dificultad cada 2016 bloques ( aproximadamente cada dos semanas )
• Recompensa por bloque, que se reduce a la mitad aproximadamente cada cuatro años (halving)

Desde la creación de Bitcoin en 2009, la dificultad de su minería ha aumentado millones de veces. Hoy en día, la minería efectiva de BTC solo es posible utilizando dispositivos ASIC especializados y, por lo general, como parte de grupos de minería.

A pesar de la alta competencia y los costos, la minería de bitcoin sigue siendo un elemento importante del ecosistema, proporcionando seguridad y descentralización a la primera y más conocida criptomoneda del mundo.