¿Qué es una cadena de bloques (blockchain)? El libro de cuentas de Bitcoin explicado

Ideas clave

• Una cadena de bloques es un registro compartido en el que solo se añade. Las transacciones se agrupan en bloques, y cada bloque contiene una huella, llamada hash, del bloque anterior.
• Cambiar un bloque antiguo cambia su hash y rompe todos los enlaces posteriores, así que la manipulación se nota. En Bitcoin, la prueba de trabajo además hace muy costoso reescribir el historial.
• La cadena de bloques es la estructura de datos. Bitcoin es una red y una moneda que usa una.
• Las cadenas públicas permiten participar a cualquiera, y las cadenas con permisos limitan quién puede. Cuál encaja depende de cuánta confianza tengan ya los participantes.
• Una cadena de bloques hace que los registros sean difíciles de alterar, no que sean verdaderos. Cuesta almacenamiento, velocidad y gestión de disputas, y muchos de los usos propuestos funcionarían igual de bien con una base de datos normal.

¿Qué es una cadena de bloques?

Una cadena de bloques (blockchain) es un registro compartido de transacciones almacenado como una serie de bloques, en la que cada bloque contiene una huella del anterior. Los bloques nuevos se añaden solo al final, y los antiguos no se editan. El resultado es un historial que todos los participantes pueden leer y que es difícil de reescribir en silencio.

Imagina el libro de cuentas de un pueblo. Cada hogar guarda una copia idéntica. Los tratos nuevos se anotan en una página en blanco, los hogares comprueban cada entrada y todos añaden la página al final de su copia. Cada página empieza citando la huella de la página anterior. Si un hogar altera en secreto una página antigua, sus huellas dejan de coincidir con las de todos los demás, y los vecinos se dan cuenta.

El término abarca tanto la estructura de datos como los ordenadores que la mantienen. La de Bitcoin es la más conocida, y ¿Cómo funciona Bitcoin? Bloques, mineros y claves muestra cómo encaja con las claves, los mineros y los nodos.

¿Qué es un hash y por qué enlaza los bloques?

Un hash es una huella de longitud fija generada a partir de cualquier dato, y un bloque incluye el hash del bloque anterior, que es lo que convierte bloques separados en una cadena. Bitcoin usa una función hash llamada SHA-256, que siempre produce 256 bits de salida, normalmente escritos como 64 caracteres hexadecimales.

Tres propiedades hacen útiles los hashes aquí. La misma entrada siempre da la misma salida. Un cambio diminuto en la entrada, incluso de un solo carácter, da una salida que parece totalmente distinta. Y no se puede ir hacia atrás desde la salida hasta la entrada.

Un bloque de Bitcoin contiene una lista de transacciones y una cabecera que incluye un hash resumen de esas transacciones y el hash del bloque anterior. El hash del propio bloque se calcula a partir de esa cabecera. Así, cada huella depende de la anterior, hasta el primer bloque.

¿Cómo resiste una cadena de bloques la manipulación?

Alterar un bloque antiguo cambia su hash, que deja de coincidir con la copia almacenada en el bloque siguiente, así que la edición es visible para cualquiera que lo compruebe. Este es un ejemplo simplificado de tres bloques.

Bloque	Transacciones (simplificadas)	Hash del bloque anterior	Hash de este bloque
1	Ana paga 2 a Ben	ninguno, primer bloque	7f3a…
2	Ben paga 1 a Cy	7f3a…	c91d…
3	Cy paga 0,5 a Dee	c91d…	2be8…

Esto es solo una ilustración. Los hashes están acortados e inventados, los reales tienen 64 caracteres, y los bloques reales contienen muchas transacciones y se refieren a direcciones, no a nombres.

Ahora supón que alguien edita el bloque 2 para que Ben pague 100 a Cy. El hash del bloque pasaría a ser una cadena completamente distinta, no c91d…. El bloque 3 sigue registrando c91d… como el hash de su predecesor, así que ya no coinciden, y un nodo que comprobara la cadena rechazaría la versión alterada.

Sin embargo, una cadena de hashes por sí sola solo hace visible la manipulación. Calcular hashes es barato, así que un falsificador podría recalcular todos los bloques posteriores. En Bitcoin hay dos cosas que lo impiden. Existen muchas copias independientes, así que una cadena falsificada tiene que vencer a todas. Y el hash de cada bloque debe cumplir un objetivo exigente, de modo que recalcular un bloque significa rehacer el trabajo de encontrarlo.

¿Quién guarda las copias y decide qué se añade?

Miles de ordenadores llamados nodos guardan cada uno una copia de la cadena, y cada uno comprueba todos los bloques nuevos con las mismas reglas. Un nodo que recibe un bloque no válido, por ejemplo uno que gasta una moneda dos veces, lo rechaza y no lo reenvía. ¿Qué es un nodo de Bitcoin? explica qué implica ejecutar uno.

A veces dos mineros encuentran bloques válidos casi en el mismo momento, y durante un breve periodo distintos nodos ven distintos últimos bloques. La red se decanta por la cadena que acumula más prueba de trabajo, y el otro bloque se descarta. Es algo breve, y por eso un pago es más seguro cuando se añaden más bloques encima. Bifurcaciones de Bitcoin (forks) trata los desacuerdos sobre las propias reglas.

¿Cómo funciona en concreto la cadena de bloques de Bitcoin?

La cadena de bloques de Bitcoin empezó con el bloque génesis el 3 de enero de 2009, y se añade un bloque nuevo aproximadamente cada diez minutos. Cada bloque lleva las transacciones que un minero eligió del conjunto de pagos en espera. La cadena registra transferencias de bitcoin, que es su función principal, y es pública: cualquiera puede leer todas las transacciones que se han hecho.

Lo que hace costoso reescribir es la prueba de trabajo. Para publicar un bloque, un minero debe encontrar un hash por debajo de un objetivo, algo que exige una enorme cantidad de cálculo para encontrarlo y un instante para comprobarlo. Para cambiar un bloque antiguo, un atacante tendría que rehacer ese trabajo para él y para todos los bloques posteriores, más rápido de lo que la red honesta añade otros nuevos. Prueba de trabajo frente a prueba de participación compara este método con otra forma de que las cadenas lleguen a un acuerdo.

El diseño se expuso en un documento publicado el 31 de octubre de 2008, que se recorre en El libro blanco de Bitcoin explicado, sección por sección.

¿Es lo mismo cadena de bloques que Bitcoin?

No. Una cadena de bloques es una forma de llevar un registro, y Bitcoin es una red y una moneda que la usa. Las reglas de Bitcoin, incluido el límite de 21 millones y el objetivo de diez minutos por bloque, pertenecen a Bitcoin y no a las cadenas de bloques en general.

Otras cadenas de bloques funcionan con reglas distintas y para fines distintos. Ethereum, por ejemplo, se construyó para ejecutar programas además de registrar pagos, y Bitcoin frente a Ethereum expone las diferencias.

La etiqueta también se ha pegado a muchos productos y empresas, así que «blockchain» en una presentación comercial dice poco sobre lo que se ofrece o lo arriesgado que es. ¿Eres nuevo en este campo? ¿Qué es Bitcoin? y la ruta Empieza aquí son un punto de partida más claro. Para cualquier decisión sobre invertir en un producto relacionado con cadenas de bloques, consulta a un profesional financiero cualificado.

¿Qué diferencia hay entre las cadenas de bloques públicas y las que tienen permisos?

En una cadena de bloques pública, cualquiera puede leer el registro, ejecutar un nodo y enviar transacciones, mientras que en una con permisos una organización o un grupo decide quién puede participar. Bitcoin es pública. Los dos diseños responden a problemas de confianza distintos.

	Pública (sin permisos)	Con permisos (privada)
Quién puede unirse	Cualquiera	Participantes aprobados
Quién comprueba los datos	Cualquiera que ejecute un nodo	Partes seleccionadas y conocidas
En qué debes confiar	En las reglas y en el coste de hacer trampa	En los operadores
Entorno típico	Redes abiertas como Bitcoin	Un grupo de empresas que comparten un registro

Una cadena con permisos puede ser más rápida y más privada, porque los participantes son conocidos y hay que poner de acuerdo a menos ordenadores. El precio es que alguien manda, lo que plantea una pregunta razonable: si ya confías en los operadores, ¿necesitas realmente una cadena de bloques?

¿Cuáles son los límites de una cadena de bloques?

Una cadena de bloques cambia eficiencia por verificación compartida, así que es más lenta y voluminosa que una base de datos normal. Ese coste solo compensa en ciertas situaciones.

• Almacenamiento y velocidad. Cada nodo almacena y comprueba todo, así que la capacidad está limitada por diseño. Bitcoin mantiene los bloques pequeños y separados unos diez minutos, razón por la que existen capas como la Red Lightning.
• A menudo basta con una base de datos normal. Si una organización de confianza puede llevar el registro, una base de datos es más sencilla, más barata y más fácil de corregir. Una cadena de bloques compensa su coste cuando muchas partes que no confían entre sí necesitan un único registro compartido sin un propietario único.
• Sin gestión de disputas al nivel de un banco. No hay forma de revertir una transferencia equivocada ni un servicio de atención al cliente. Si pierdes tus claves, las monedas se quedan donde están, como explica ¿Qué ocurre con los bitcoin perdidos?.
• Uso de recursos. Las cadenas de prueba de trabajo usan electricidad como parte de su seguridad, un debate que se trata en El consumo de energía de Bitcoin.

¿Hace una cadena de bloques que los datos que contiene sean verdaderos?

No. Una cadena de bloques hace que un registro sea difícil de cambiar una vez escrito, pero no puede saber si la entrada era exacta desde el principio. Si alguien introduce información falsa, la cadena la conserva fielmente.

Supón que un proveedor anota «ecológico» junto a una caja de productos en una cadena de bloques. El registro muestra que la entrada se hizo en un momento determinado y que no se ha alterado desde entonces. No demuestra que los productos fueran ecológicos. Sigue haciendo falta confiar en alguien para que introduzca el dato correctamente.

Bitcoin es un caso especial. Los hechos que registra, como qué monedas están sin gastar y si una firma es válida, pueden ser comprobados por cada nodo usando la propia cadena. Las afirmaciones sobre el mundo físico no tienen una comprobación integrada así.

Qué leer a continuación

• ¿Cómo funciona Bitcoin? Bloques, mineros y claves: transacciones, mineros y claves alrededor de la cadena.
• El libro blanco de Bitcoin explicado, sección por sección: el diseño original en palabras sencillas.
• ¿Qué es un nodo de Bitcoin? Qué implica ejecutar uno: quién guarda y comprueba las copias.
• Prueba de trabajo frente a prueba de participación: ¿cuál es la diferencia?: dos formas de que una cadena llegue a un acuerdo.