miniaturadeimagen|Un diagrama de una transferencia de bitcoin. El protocolo Bitcoin es el conjunto de reglas que rigen el funcionamiento de Bitcoin. Sus componentes y principios clave son: una red descentralizada de igual a igual sin supervisión central; la tecnología blockchain, un libro de contabilidad público que registra todas las transacciones de Bitcoin; minería y prueba de trabajo, el proceso para crear nuevos bitcoins y verificar transacciones; y seguridad criptográfica.
Los usuarios transmiten mensajes firmados criptográficamente a la red utilizando el software de la billetera de criptomonedas Bitcoin. Estos mensajes son transacciones propuestas, cambios que se realizarán en el libro mayor. Cada nodo tiene una copia del historial completo de transacciones del libro mayor. Si una transacción viola las reglas del protocolo Bitcoin, se ignora, ya que las transacciones solo ocurren cuando toda la red llega a un consenso de que deben realizarse. Este "consenso total de la red" se logra cuando cada nodo de la red verifica los resultados de una operación de prueba de trabajo llamada minería. La minería empaqueta grupos de transacciones en bloques y produce un código hash que sigue las reglas del protocolo Bitcoin. Crear este hash requiere energía costosa, pero un nodo de red puede verificar que el hash sea válido usando muy poca energía. Si un minero propone un bloque a la red y su hash es válido, el bloque y los cambios en su libro mayor se agregan a la cadena de bloques y la red pasa a transacciones aún no procesadas. En caso de disputa, se considerará correcta la cadena más larga. En promedio, se crea un nuevo bloque cada 10 minutos.
Los cambios en el protocolo Bitcoin requieren consenso entre los participantes de la red. El protocolo Bitcoin ha inspirado la creación de muchas otras monedas digitales y tecnologías basadas en blockchain, lo que lo convierte en una tecnología fundamental en el campo de las criptomonedas.
Cadena de bloques La tecnología Blockchain es un libro de contabilidad digital descentralizado y seguro que registra transacciones a través de una red de computadoras. Garantiza transparencia, inmutabilidad y resistencia a manipulaciones, lo que dificulta la manipulación de datos. Blockchain es la tecnología subyacente de criptomonedas como Bitcoin y tiene aplicaciones más allá de las finanzas, como la gestión de la cadena de suministro y los contratos inteligentes.
Transacciones miniaturadeimagen|292x292px| la mejor cadenaconsta de la serie más larga de registros de transacciones del bloque génesisal bloque o registro actual. Registros huérfanosexisten fuera de la mejor cadena. La red requiere una estructura mínima para compartir transacciones. Una red descentralizada de voluntarios ad hoc es suficiente. Los mensajes se transmiten según el máximo esfuerzo y los nodos pueden abandonar y volver a unirse a la red a voluntad. Al reconectarse, un nodo descarga y verifica nuevos bloques de otros nodos para completar su copia local de la cadena de bloques. miniaturadeimagen| Plataforma de minería basada en GPU, 2012 miniaturadeimagen| Una granja minera de bitcoin, 2018 Bitcoin utiliza un sistema de prueba de trabajo o de prueba de transacción para formar un servidor de marca de tiempo distribuido como una red peer to peer. Este trabajo a menudo se denomina minería de Bitcoin. Durante la minería, prácticamente toda la potencia computacional de la red Bitcoin se utiliza para resolver tareas criptográficas, lo que constituye una prueba de trabajo. Su propósito es garantizar que la generación de bloques válidos implique una cierta cantidad de esfuerzo para que la modificación posterior de la cadena de bloques, como en el escenario de ataque del 51%, pueda descartarse prácticamente. Debido a la dificultad, los mineros forman "fondos de minería" para obtener pagos a pesar de estos altos requisitos de potencia, costosas implementaciones de hardware y hardware bajo control. Como resultado de la prohibición china de la minería de bitcoin en 2021, Estados Unidos posee actualmente la mayor participación de los grupos de minería de bitcoin.
Exigir una prueba de trabajo para aceptar un nuevo bloque en la cadena de bloques fue la innovación clave de Satoshi Nakamoto. El proceso de minería implica identificar un bloque que, cuando se procesa dos veces con SHA-256, produce un número menor que el objetivo de dificultad dado. Si bien el trabajo promedio requerido aumenta en proporción inversa al objetivo de dificultad, un hash siempre se puede verificar ejecutando una sola ronda de doble SHA-256.
Para la red de marcas de tiempo de Bitcoin, una prueba de trabajo válida se encuentra incrementando un nonce hasta que se encuentra un valor que le da al hash del bloque la cantidad requerida de bits cero iniciales. Una vez que el hash ha producido un resultado válido, el bloque no se puede cambiar sin rehacer el trabajo. A medida que se encadenan bloques posteriores, el trabajo para cambiar el bloque incluiría rehacer el trabajo para cada bloque subsiguiente. Si hay una desviación en el consenso entonces puede ocurrir una bifurcación de la cadena de bloques.
El consenso mayoritario en Bitcoin está representado por la cadena más larga, que requirió la mayor cantidad de esfuerzo para producirse. Si la mayoría del poder computacional está controlado por nodos honestos, la cadena honesta crecerá más rápido y superará a cualquier cadena competidora. Para modificar un bloque pasado, un atacante tendría que rehacer la prueba de trabajo de ese bloque y todos los bloques posteriores y luego superar el trabajo de los nodos honestos. La probabilidad de que un atacante más lento los alcance disminuye exponencialmente a medida que se agregan bloques posteriores. miniaturadeimagen| La dificultad de la minería ha aumentado significativamente. Para compensar el aumento de la velocidad del hardware y el interés variable en ejecutar nodos a lo largo del tiempo, la dificultad de encontrar un hash válido se ajusta aproximadamente cada dos semanas. Si los bloques se generan demasiado rápido, la dificultad aumenta y se requieren más hashes para crear un bloque y generar nuevos bitcoins.
Dificultad y grupos de minería alt=|miniaturadeimagen|137x137px|Los primeros mineros de Bitcoin usaban GPU para minar, ya que eran más adecuadas para el algoritmo de prueba de trabajo que las CPU. alt=|miniaturadeimagen|139x139px|Más tarde, los aficionados minaron bitcoins con chips FPGA y ASIC especializados. Las fichas que se muestran en la imagen se han vuelto obsoletas debido a la creciente dificultad. alt=|miniaturadeimagen|183x183px|Hoy en día, las empresas mineras de Bitcoin dedican instalaciones a albergar y operar grandes cantidades de hardware de minería de alto rendimiento. miniaturadeimagen| Los grupos de minería de Bitcoin más grandes a abril de 2020 por nación en la que se basan los grupos La minería de Bitcoin es una actividad competitiva. Se ha observado una "carrera armamentista" a través de las diversas tecnologías de hashing que se han usado para minar bitcoins: se han usado unidades centrales de procesamiento (CPU) básicas, unidades de procesamiento gráfico (GPU) de alta gama, matrices de puertas programables en campo (FPGA) y circuitos integrados de aplicaciones específicas (ASIC), cada una de las cuales reduce la rentabilidad de la tecnología menos especializada. Los ASIC específicos de Bitcoin son ahora el método principal de minería de Bitcoin y han superado la velocidad de la GPU hasta 300 veces. La dificultad del proceso de minería se ajusta periódicamente a la potencia de minería activa en la red. A medida que los bitcoins se han vuelto más difíciles de minar, las empresas fabricantes de hardware informático han visto un aumento en las ventas de productos ASIC de alta gama.
La potencia informática suele agruparse o "poolarse" para reducir la variación en los ingresos de los mineros. Las plataformas mineras individuales a menudo tienen que esperar largos períodos para confirmar un bloque de transacciones y recibir el pago. En un pool, todos los mineros participantes reciben un pago cada vez que un servidor participante resuelve un bloque. Este pago depende de la cantidad de trabajo que cada minero contribuyó para ayudar a encontrar ese bloque y del sistema de pago utilizado por el grupo.
Efectos medioambientales vínculo=https://en.wikipedia.org/wiki/File:Argo_Blockchain_Mirabel_Facility.jpg|miniaturadeimagen|Instalaciones de minería de bitcoin, Québec, Canadá El impacto ambiental de Bitcoin es significativo. La minería de Bitcoin, el proceso mediante el cual se crean los bitcoins y se finalizan las transacciones, consume mucha energía y produce emisiones de carbono, ya que aproximadamente la mitad de la electricidad utilizada en 2025 se generó a través de combustibles fósiles. Además, los bitcoins se extraen en hardware informático especializado, lo que genera desechos electrónicos. Los académicos sostienen que la minería de bitcoin podría respaldar el desarrollo de energías renovables al utilizar el excedente de electricidad proveniente de fuentes eólicas y solares. El impacto ambiental de Bitcoin ha atraído la atención de los reguladores, lo que ha dado lugar a incentivos o restricciones en varias jurisdicciones. derecha|miniaturadeimagen| Máquina minera basada en ASIC Avalon
Bitcoins minados miniaturadeimagen| Diagrama que muestra cómo se verifican las transacciones de Bitcoin Por convención, la primera transacción en un bloque es una transacción especial que produce nuevos bitcoins propiedad del creador del bloque. Éste es el incentivo para que los nodos apoyen la red. Proporciona una manera de poner en circulación nuevos bitcoins. La recompensa por minar se reduce a la mitad cada 210.000 bloques. Comenzó con 50 bitcoins, bajó a 25 a finales de 2012 y a 6,25 bitcoins en 2020. El halving más reciente, que ocurrió el 20 de abril de 2024 a las 12:09 a. m. UTC (con el bloque número 840 000), redujo la recompensa del bloque a 3,125 bitcoins. Se espera que el próximo halving ocurra en 2028, cuando la recompensa por bloque caerá a 1,625 bitcoins. Este proceso de reducción a la mitad está programado para continuar un máximo de 64 veces antes de que cese la creación de nuevas monedas.
Verificación de pago Cada minero puede elegir qué transacciones se incluyen o se eximen de un bloque. Un mayor número de transacciones en un bloque no equivale a una mayor potencia computacional requerida para resolver ese bloque.
Como se señala en el documento técnico de Nakamoto, es posible verificar los pagos de Bitcoin sin ejecutar un nodo de red completo (verificación de pago simplificada, SPV). Un usuario sólo necesita una copia de los encabezados de bloque de la cadena más larga, que están disponibles consultando los nodos de la red hasta que sea evidente que se ha obtenido la cadena más larga; luego, obtener la rama del árbol Merkle que vincula la transacción a su bloque. Vincular la transacción a un lugar en la cadena demuestra que un nodo de red la ha aceptado, y los bloques agregados después establecen aún más la confirmación. Sin embargo, los clientes SPV no validan por sí mismos todas las transacciones de un bloque.
Características del protocolo
Seguridad Se han considerado varios ataques potenciales a la red Bitcoin y su uso como sistema de pago, reales o teóricos. El protocolo Bitcoin incluye varias características que lo protegen contra algunos de esos ataques, como el gasto no autorizado, el gasto doble, la falsificación de bitcoins y la manipulación de la cadena de bloques. Otros ataques, como el robo de claves privadas, requieren el debido cuidado por parte de los usuarios.
Gastos no autorizados