Hashrate: El poder detrás de la seguridad de blockchain

Qué es el hashrate

El hashrate es una forma de medir la cantidad de operaciones que un minero o red de mineros de una blockchain Proof of Work (PoW) son capaces de ejecutar en un tiempo determinado y con el fin de resolver los puzles criptográficos necesarios para la generación de nuevos bloques.

La red que más Hashrate posee es Bitcoin dado a su alto nivel de transacciones diarias y la cantidad de participantes en su blockchain.

Para comprender el hashrate, primero hay que ir a la base de este, es decir, al hash. Podemos definir un hash como un código aleatorio y alfanumérico de distancia fija, utilizado para representar datos como palabras, números o mensajes, de cualquier longitud.

Para generar un hash nuevo en una blockchain, los diversos mineros de la red compiten por “adivinar” una letra o número menor o igual al del hash previo. Este nuevo dígito se añade al código existente modificando únicamente un valor denominado “nonce”, creando un hash completamente nuevo, que tiene como fin asegurar la no manipulación y no repetición de los bloques.

La seguridad de la creación de un hash radica en la complejidad de su predicción, ya que como veremos más adelante, se pueden necesitar hasta billones de conjeturas por segundo para resolver este problema matemático. El nuevo bloque formado a partir de la resolución también reconfirma las transacciones previas, complejizando el proceso de manipulación de la red.

Solo para que sea más fácil hacerse una idea de cómo son este tipo de códigos, si buscásemos generar un hash a partir de la palabra OpenWebinars usando el protocolo SHA-256 como ejemplo, el cual es utilizado por Bitcoin, se representaría de esta forma:

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El proceso de minado es mucho más complejo que estas líneas, pero no nos adentraremos especialmente en este, sino que esta explicación sirve como un pequeño apunte para entender mejor el funcionamiento de la red y el porqué de la existencia de sistemas de medición como el hashrate.

Si quieres saber más sobre estos términos os recomendamos entrar al Curso Ecosistema blockchain. ya que en este se tratan en profundidad temas como estos de forma teórica y llevados también a la práctica.

Importancia del hashrate en la seguridad de blockchain

El hashrate no solo mide la potencia de los mineros de una red, sino especialmente su seguridad frente a posibles ataques. Cuanto mayor es su hashrate, más segura es esta, dado que para que un intento de hackeo tenga éxito, el minero o grupo minero debe superar la mitad de esta tasa para poder vulnerarla.

Ataque del 51%

Para poder manipular el nonce a favor de uno, hay que realizar lo que se denomina un ataque del 51%. Las cadenas de bloques se rigen bajo protocolos de consenso, basados en la mayoría, donde, a partir de una cadena central, se generan múltiples bifurcaciones a desechar por los usuarios, quedando un único hash que pasa a formar parte de la cadena principal.

De este procedimiento surge el término de “la regla de la cadena más larga”, ya que, cada nuevo bloque validado se va sumando a esta, repitiendo el proceso previo.

Si por lo menos el 51% de los nodos dan como cierto esa validación, esta nueva bifurcación de la cadena pasaría a ser la más larga y la principal, pero no por eso correcta, ya que podría ser un único usuario quien validase esta operación, convirtiendo a esta en la base de una nueva red de bloques que alteraría toda la estructura de la blockchain a su favor. Por eso, cuanto más alto sea el hashrate mayor será la complejidad para que un único minero o un grupo reducido pueda poseer más del 50% de la potencia de creación de bloques que les permita hacer efectiva esta alteración.

Factores que influyen en el Hashrate

Como hemos comentado anteriormente, el hashrate mide la cantidad de conjeturas que se realizan en una red, por eso son dos los factores principales que determinan la tasa de hash de redes como Bitcoin o Litecoin, por un lado, la capacidad de procesamiento de los ordenadores participantes, por el otro, la cantidad de mineros presentes en la red.

Capacidad computacional

Como veremos más adelante y en mayor profundidad, la capacidad de los ordenadores ha aumentado considerablemente en los últimos años, adquiriendo una mayor potencia.

Estos avances tecnológicos han permitido a los procesadores alcanzar mejores resultados y un menor tiempo de respuesta. Al tener más capacidad, la cantidad de conjeturas es mayor, ya que la cantidad de predicciones que estos realizan por segundo también es más alta, dado que viene determinada por su potencia.

Cantidad de mineros

Otro de los principales actores que determina el hashrate de una red PoW son la cantidad de mineros presentes.

Cuando hablamos de mineros, no nos referimos a personas individuales, sino a ordenadores presentes en la blockchain con el fin de validar las transacciones, pudiendo una persona ser varios mineros o viceversa. Cuanto más procesadores hayan realizado esta tarea, mayor será la cantidad de conjeturas que se produzcan y, por ende, un mayor hashrate.

Cálculo y medición del hashrate

El hashrate se mide en cantidad de procesos que se realizan por segundo y se cuantifica en Kilo hash o sus variables directas como Mega (1 millón), Giga (mil Millones) o Tera (billón), donde, por ejemplo, 1 KH/S serían 1000 hashes por segundo.

Cada red tiene su propio hashrate. Si te interesa poder medir la tasa de una red en concreto, esta es fácilmente comprobable mediante páginas como blockchain.com, aunque hay muchas más webs que cumplen esta misma labor.

A día de la redacción de este artículo el hashrate de Bitcoin se encuentra en 365 TH/s.

Evolución del hashrate en blockchain

Como hemos comentando anteriormente, el hashrate va de la mano con la capacidad de procesamiento de los ordenadores y de los usuarios presentes, por eso debido al incremento de estas dos variables, el hashRate de las redes blockchain se ha ido incrementando. Para entender mejor su evolución lo haremos analizando la variación que han sufrido los primeros procesadores/mineros de Bitcoin en su capacidad de procesamiento.

SHA-256: un ejemplo de crecimiento

En el comienzo de Bitcoin los hashes originales de tipo SHA-256 se resolvían con una simple computadora, que solucionaba millones de hashes SHA-256 por segundo.

Ahora un minero que utilice FPGA o ASIC, una serie de chips destinados, en este caso, a la minería, son capaces de procesar billones de hashes por segundo, es decir, la potencia ha aumentado exponencialmente en apenas unos años.

Adaptación al cambio

En Bitcoin, para mantener una creación constante de bloques y que se adapte a los cambios en su red, utiliza un algoritmo ajustable basado en el hashrate. Cada vez que un nuevo minero se suma o mejora su potencia, el hashrate aumenta y la cantidad de tiempo que se tarda en producir un nuevo bloque se acorta.

Para mantener un tiempo constante de creación (1 bloque cada 10 min aproximadamente) el algoritmo funciona como una calculadora controlando que tipo de variaciones ha sufrido el hashrate con respecto al anterior informe, para así reajustar su dificultad constantemente. Este ajuste se realiza cada 2016 bloques concretamente, unas dos semanas aproximadamente.

Si por las variables ya descritas, el tiempo que se tarda en resolver un bloque es menor, se aumenta la dificultad. Si, por el contrario, este tiempo se extiende, se disminuye la complejidad para que la creación de nuevas monedas no se exceda y produzca perdidas para la red.

Desafíos y consideraciones

La alta variabilidad del hashrate puede presentar una serie de complicaciones y problemas a futuro. Como hemos ido comentando durante el artículo, su cálculo determina gran parte de la salud y seguridad de la red, por lo que una variación considerable, tanto en aumento, como en disminución, no resuelta a tiempo, podría traer consecuencias impredecibles.

Países, Pools y democracia

El sistema de minado de una red PoW tiene como dogma un planteamiento basado en la democratización de su red, ya que son los propios usuarios quienes validan las transacciones siendo el hashrate su principal fuente de control.

El problema que se plantea a partir de este mecanismo es que aquellos que tienen más capacidad de resolución de problemas tienen ventaja sobre el resto, ya que sus probabilidades de resolución son más altas.

En este sentido, el funcionamiento se basa, en cierto punto, ya que no deja de ser un sistema más democrático que el de la creación del dinero fiat, en la ley del más fuerte, donde el que más potencia tiene más posibilidades posee de resolver el problema matemático, y por ende, de llevarse la recompensa.

Desde el año 2021, los mineros reciben 6,25 bitcoins por bloque nuevo, por lo que liderar la adivinación de un bloque puede suponer un ingreso de más de 10 millones de euros diarios, generando una lucha feroz entre distintos usuarios, países y pools, con una capacidad económica superior a cualquier persona, por ser el minero con los equipos más eficientes y rápidos.

La creación de estos grupos no solo está trayendo consecuencias económicas y medio ambientales, que ahora trataremos, sino que está afectando a la propia idiosincrasia de la blockchain, dejando afuera del “pastel” a innumerables actores que se ven incapaces de competir y aportar a una red, en su base, descentralizada.

Sin un control ajustable de la recompensa, se podría disparar aún más esta práctica trayendo consecuencias imposibles de predecir en todo el sistema económico mundial.

Gasto energético

Es fundamental también mencionar que el gasto eléctrico debido a la minería se ha disparado. No solo por la alimentación del propio ordenador, sino por toda la estructura que se encuentra detrás y que actúa como soporte de esta práctica, como, por ejemplo, el uso de refrigeración para que no se sobre calienten los equipos.

El gasto de energía producido por esta práctica es uno de los mayores desafíos del minado de criptomonedas, sobre todo por las consecuencias climáticas derivadas.

Por hechos así es fundamental tener un control claro sobre el hashrate de una red, ya que una variación del tiempo de creación de bloques puede suponer un cambio radical en el ecosistema, disparando las transacciones y, consecuentemente, el gasto energético desmedido.

Conclusiones

Son muchas las ideas que podemos sacar en claro acerca del hashrate y su importancia en la seguridad de las redes PoW.

El hashrate tiene múltiples utilidades ya que determina la salud y seguridad de una blockchain. El tener un seguimiento de la potencia de una red, pero también de los actores implicados, es fundamental en una red democrática y abierta.

Como hemos visto, la labor del hashrate no es solo su seguridad sino también saberse adaptar a las necesidades y cambios del Mundo, que cada vez son más acelerados y vertiginosos y de no ajustarse a tiempo podría traer consecuencias impredecibles y devastadoras.

Para cerrar queremos aclarar que en este artículo hemos usado como ejemplo Bitcoin, por ser la criptomoneda fundadora y principal valedora de esta tasa (aún más desde la implementación de Ethereum 2.0), pero el hashrate y el sistema de minado existe en otras redes como Litecoin o Dodgecoin, entre muchas otras, por lo que todo lo contenido en este artículo vale para las redes PoW en general.

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