La tecnología Blockchain se ha convertido en el próximo elemento importante en las finanzas y la innovación digital, y se presenta con bastante fuerza como una nueva tecnología. El comediante Stephen Colbert apodó cómicamente a la tecnología “oro nerd”, pero se trata de una tendencia importante, una tecnología transformadora con atractivo global.
Pero en esencia, blockchain funciona como una base de datos. Si bien el registro de blockchain difiere de las bases de datos convencionales almacenadas en servidores centralizados, no se encuentra en un único servidor, sino en una red global de computadoras de usuarios.
La estructura única hace de blockchain una base de datos distribuida con un marco de igual a igual. «Distribuido» significa que los datos están distribuidos en varios lugares, y «de igual a igual» significa que ninguna autoridad central supervisa la copia maestra de los datos.
La cadena de bloques Bitcoin de Satoshi Nakamoto está atrayendo la atención principalmente porque Bitcoin no fue la primera base de datos distribuida, el primer sistema peer-to-peer o el primer concepto de cadena de bloques. Sin embargo, allanó el camino para la primera criptomoneda moderna y actuó como modelo para futuros sistemas blockchain.
¿Cómo funciona Blockchain? Aquí hay un ejemplo
Supongamos que desea almacenar información sobre una mano de póquer en una base de datos. Para empezar asignamos un número único a cada carta de la baraja: por ejemplo, tenemos 1 = As de Picas, 2 = 2 de Picas, 3 = 3 de Picas, y así hasta 52 = Rey de Corazones. Una mano de póquer se puede registrar de la siguiente manera:
Piense en la organización de datos en filas como una tabla. En el mundo de los expertos en bases de datos, estos se conocen como registros, mientras que en el mundo blockchain se llaman bloques. En realidad, los registros o bloques de filas son bloques de datos estructurados.
Digamos, por ejemplo, que la mano de póquer de su oponente podría estar en las filas 6 a 10 y otra en las filas 11 a 15. Sólo tienes que decir qué fila contiene la primera carta de una mano en particular para identificarla.
Establecer una conexión entre datos
Varios usuarios pueden almacenar datos simultáneamente en una base de datos descentralizada de igual a igual. Por este motivo, es posible que las tarjetas no aparezcan en el orden de la base de datos. Para solucionar esto, se introducen punteros para conectar tarjetas y formar una cadena de datos relacionados:
Digamos que la primera carta en tu mano, fila 15, tiene un valor de 12 (reina de espadas). Esta es la primera tarjeta, por lo que no hay ninguna tarjeta anterior en el campo «Tarjeta anterior» para esta fila, por lo que tiene un valor de 0 para «Tarjeta anterior». La línea 37 almacena el siguiente mapa de matriz.
Un examen de la fila 37 revela detalles similares: en otras palabras, es una carta de esta carta, que se refiere a la carta anterior (fila 15) y a la carta siguiente (fila 118). Los datos están organizados y rastreables de una manera; La tecnología blockchain utiliza una cadena de colas vinculadas para garantizar que los datos se mantengan en una cadena rastreable.
Entonces, una lista doblemente vinculada es solo la estructura descrita anteriormente en informática, donde los datos están vinculados hacia adelante y hacia atrás. Por otro lado, la estructura incluye punteros que apuntan a los puntos de datos anterior y siguiente en la base de datos almacenada con los datos principales (es decir, valores de tarjeta).
Abordar las vulnerabilidades de los datos
El principal problema con esta configuración es que puede cambiar. Cualquiera en la base de datos podría cambiar fácilmente los números de tarjeta sin protección adicional. Por ejemplo, podrían cambiar tus primeras cuatro cartas por las del 1, 14, 27 y 40, todas ases.
Se puede añadir una capa extra de protección para detener este tipo de manipulación. Para hacer esto, necesita agregar un nuevo campo a la base de datos que almacena la suma de verificación para cada fila. La suma de comprobación es la suma de todos los valores de la tarjeta hasta ese momento. Se utiliza para garantizar que los datos sean correctos. como ejemplo:
- Para encontrar la suma de verificación de la segunda carta en tu mano, suma los números de las dos primeras cartas, que son 12 y 44. Esto te da 56.
- El número de la tercera carta también sería la suma de su valor y el valor de las cartas anteriores.
Las diferencias pueden indicar que los datos han sido modificados al recalcular y verificar las sumas de verificación cada vez que se revisan. Los datos se modifican si la suma de verificación estimada no coincide con la suma de verificación almacenada.
Aplicaciones comunes de sumas de verificación
La tecnología informática utiliza ampliamente sistemas de suma de comprobación para garantizar la integridad de los datos. Así es como los chips de memoria detectan errores como los de sus computadoras y teléfonos inteligentes. Al igual que con los discos duros, se utilizan sumas de verificación para determinar si hay problemas.
Límites básicos de suma de comprobación
Un sistema de suma de comprobación simple es eficaz contra inyecciones accidentales, pero no contra ataques deliberados. Con acceso a la base de datos, los piratas informáticos podrían agregar sus propios cambios tanto a los valores de la tarjeta como a las sumas de verificación que la acompañan. Además, podrían cambiar los punteros de «tarjeta anterior» y «siguiente tarjeta» para reemplazar algunas de las tarjetas en su mano con tarjetas almacenadas en diferentes filas.
Hash criptográfico
El inventor de Blockchain, Satoshi Nakamoto, reconoció estas vulnerabilidades e incorporó un método más seguro para mantener la integridad de los datos y los enlaces de la cadena: el hash criptográfico. Es el proceso de reemplazar sumas de verificación básicas basadas en sumas con técnicas criptográficas ampliamente avanzadas para proteger contra el acceso no autorizado y hacer que la estructura de la cadena de bloques sea mucho más segura.
Mediante el uso de hash, la tecnología blockchain permite identificar y revertir cambios inmutables en los datos, lo que hace que la cadena sea generalmente inválida. También actúa como un fuerte mecanismo de protección contra cambios no autorizados.
Comprender el hash y el cifrado en sistemas blockchain
Hashing es una forma de crear un identificador único sumando los valores de los registros más recientes y anteriores en una operación matemática unidireccional. Este proceso crea un valor hash, como 5156BECBC019E3F0, que no se puede revertir para volver a los datos originales. Como esto no se puede revertir, se llama «unidireccional».
En los sistemas blockchain, el valor hash de cada bloque se basa en el valor hash del bloque anterior. Esto crea una cadena que se remonta al primer bloque, el bloque 0 de Nakamoto. Puede encontrar el valor hash del bloque y compararlo con el valor hash almacenado en el bloque para asegurarse de que sea correcto. Si estos números difieren, significa que alguien ha cambiado los hechos.
En las bases de datos estándar, es posible cambiar datos, recalcular valores hash y cambiar registros después de los cambios para ocultarlos. Por otro lado, este método no funcionará con redes blockchain distribuidas de igual a igual. Para dañar estos sistemas, alguien tendría que cambiar copias de la información simultáneamente en cientos o miles de computadoras separadas, lo cual es casi imposible.
Esto significa que se pueden agregar nuevos bloques de datos a la cadena de bloques, pero los bloques que ya están allí no se pueden cambiar ni eliminar. Esto garantiza que los eventos que ya han ocurrido, como las transferencias de Bitcoin, no puedan modificarse ni eliminarse posteriormente.
Mecanismos básicos y desafíos de Blockchain
Un poderoso mecanismo de hash valida y protege los datos en las transacciones de blockchain. Esta transformación convierte la información en un hash de longitud fija (huella digital), asegurando la integridad de la transacción.
Nakamoto mejoró la seguridad implementando un protocolo de cifrado que permite a todos los usuarios de la cadena de bloques acceder a sus datos, pero sólo aquellos con las claves de descifrado adecuadas pueden entenderlos. Si faltan esas claves, los datos aparecen como una cadena de caracteres ininteligibles, lo que mantiene la información fuera del alcance de manos no deseadas.
Importancia de la tecnología Blockchain
Blockchain está diseñado para varios elementos, incluida la verificabilidad, la durabilidad y la privacidad. Los registros de transacciones son públicos, pero el cifrado protege los datos valiosos de usuarios no autorizados. La cadena de bloques de Bitcoin, o «libro mayor abierto», existe gracias a esta transparencia y seguridad.
Sin embargo, un sistema seguro y descentralizado requiere inevitablemente mucha potencia informática, lo que afecta la velocidad de las transacciones. La cadena de bloques de Bitcoin procesa 4,6 transacciones por segundo (TPS), una fracción del promedio de 1.700 TPS de la red de tarjetas de crédito, o 56.000 TPS de capacidad solicitada. Esto apunta al problema de escalabilidad que todos sabemos que tiene Bitcoin y que los informáticos e investigadores se enfrentan para resolver.
Consumo de energía y complejidad de la red.
La red Bitcoin consume cantidades masivas de electricidad con el tiempo (es decir, pasa de usar menos energía a usar más), consumiendo supuestamente más energía que un país como Suiza. Esta red cuenta con sus propios nodos completos, que incluyen alrededor de 250 GB de datos en un momento dado, que son un componente clave de esta red. Sin embargo, estos nodos mantienen la confiabilidad y precisión de la cadena de bloques a expensas de gravar sus recursos.
La red también incluye nodos SPV (Verificación de pago simplificada), que examinan transacciones discretas y verifican la responsabilidad del almacenamiento de la cadena de bloques completa. Es difícil determinar cuántos nodos componen la red Bitcoin; Los expertos calculan que el número oscila entre 6.000 y 200.000. Sin embargo, las estimaciones en tiempo real de nodos disponibles en plataformas como Bitnodes dejan el número exacto desconocido, gracias a la estructura dinámica y descentralizada de la red.
Evolución de la tecnología Blockchain
Si bien Bitcoin y Ethereum siempre seguirán siendo los dos pilares fundamentales del ecosistema de activos digitales, las cadenas más pequeñas han abierto una gama de beneficios que sólo recientemente estaban disponibles. Al mismo tiempo, la inspiración para el concepto revolucionario de Satoshi Nakamoto inundó el panorama blockchain y surgieron cientos, si no miles, de alternativas. Los bloques que se ejecutan en ellos pueden ser públicos, por ejemplo, la cadena de bloques de Bitcoin, o privados para coordinar la gestión de datos internos de la organización.
Los investigadores y desarrolladores han mejorado el núcleo de ese marco blockchain con el tiempo mediante la introducción de numerosas variaciones. Estas adaptaciones a menudo intentan llevar la tecnología al siguiente nivel mediante un procesamiento de transacciones más rápido, escalabilidad o tarifas de transacción reducidas.
