¿Qué es una blockchain (cadena de bloques) y cómo funciona? 

1 ¿Qué es una blockchain?

Una blockchain (o cadena de bloques) es un archivo digital de una contabilidad pública descentralizada, donde se registran las transacciones, contenidas en bloques, de una red peer-to-peer como Bitcoin. El archivo se distribuye a los nodos de una red de ordenadores que verifican la validez de las transacciones y bloques antes de realizar el asiento en el libro contable, anexar un nuevo bloque a la cadena.

Se denomina «blockchain» porque las transacciones se añaden al archivo en bloques, cada uno con un hash criptográfico que enlaza al bloque anterior. Esto crea una cadena que garantiza que ningún bloque puede alterarse sin invalidar todos los siguientes.

La tecnología de hashing asegura que la blockchain sea transparente al permitir que cualquier persona puede consultar el historial y prácticamente inmutable, porque modificar un solo bloque requeriría reescribir todos los bloques posteriores y lograr consenso con la mayoría de los nodos.

2 ¿Cómo funciona una blockchain?

Los elementos básicos de la cadena de bloques son los bloques con las transacciones de los usuarios de la red y el Block hash que enlaza estos bloques y brinda seguridad a toda la cadena. Estos elementos se generan durante el proceso de minería y son validados por los nodos de la red antes de agregarlos a la cadena.

En un red basada en Prueba de Trabajo (PoW) como Bitcoin, los nodos mineros recopilan transacciones válidas desde la mempool (el espacio donde esperan las transacciones aún no confirmadas), en un bloque candidato y compiten por resolver un problema criptográfico conocido como el hash puzzle.

Este desafío consiste en encontrar un valor numérico (nonce) que, combinado con el contenido de la cabecera del bloque, genere un hash que cumpla con las condiciones definidas por el protocolo (por ejemplo, cierta cantidad de ceros iniciales). La solución del acertijo hash es el Block hash, un identificador único para el bloque que se usa para enlazar los bloques de la cadena de bloques y para buscar un bloque específico en un explorador de blockchain. La figura 1 muestra el contenido de un bloque.

Una vez creado el bloque candidato, el minero lo propone al resto de la red. Los nodos completos reciben este bloque y ejecutan el protocolo de consenso, validando que todas las transacciones sean legítimas y que el bloque cumpla con las reglas del sistema. Si el bloque es considerado válido, se realiza el asiento contable añadiendo el bloque a la blockchain.

Arbol Merkle

Dentro de cada bloque, las transacciones no se almacenan de forma lineal, sino que se organizan mediante una estructura llamada árbol de Merkle. Cada transacción se convierte en un hash, y estos hashes se agrupan de dos en dos hasta formar un único hash superior: la Merkle root. Esta estructura compacta y jerárquica permite verificar si una transacción está incluida en el bloque sin necesidad de revisar todas las demás, lo que hace que el proceso sea eficiente y escalable.

La estructura del árbol de Merkle, combinada con la conexión entre bloques mediante el Block hash, presentes en el block header, hace que la blockchain sea resistente a la manipulación. Si alguien intentara cambiar una sola transacción del bloque, se modificaría su hash, lo que alteraría la Merkle root, el block header y el Block hash del block header, rompiendo la cadena a partir de ese punto. Esta propiedad es lo que garantiza la inmutabilidad y seguridad del sistema.

3 ¿Cuáles son los tipos de redes blockchain?

Las blockchains se pueden dividir en las siguientes categorías:

1. Blockchain pública. Es una red completamente abierta en la que cualquier persona puede participar sin necesidad de permisos. Estas redes son altamente descentralizadas y transparentes, lo que las hace seguras frente a manipulaciones. Asimismo, son la base de criptomonedas como Bitcoin y Ethereum. Aunque la seguridad y la transparencia son sus mayores fortalezas, estas blockchains pueden enfrentar limitaciones en términos de escalabilidad, velocidad de transacción y consumo energético.

2. Blockchain privada. A diferencia de las públicas, las blockchains privadas restringen el acceso y la participación a una única entidad o a un grupo cerrado de usuarios autorizados. Están pensadas para organizaciones que necesitan mantener la privacidad y el control total sobre sus datos. Solo ciertos nodos pueden validar bloques y realizar transacciones, lo cual permite una mayor eficiencia operativa. Plataformas como Hyperledger Fabric y Multichain son ejemplos comunes de esta categoría.

3. Blockchain de consorcio. La blockchain de consorcio representa un modelo intermedio entre lo público y lo privado. Aquí, varias organizaciones colaboran para mantener y operar la red, compartiendo la responsabilidad del consenso y la validación de datos. Este modelo es común en industrias donde se necesita cooperación entre múltiples partes, como el sector financiero, logístico o energético. Proyectos como Quorum, de JPMorgan, o IBM Food Trust utilizan este enfoque.

4. Blockchain híbrida. Las blockchains híbridas combinan elementos de las redes públicas y privadas. Permiten que ciertas transacciones y datos sean accesibles al público, mientras que otra parte de la información se mantiene en privado y controlada por una entidad. Este enfoque es especialmente útil cuando se requiere transparencia hacia el exterior y confidencialidad para procesos internos. Un ejemplo de este enfoque sería Dragonchain.

4 Beneficios de la tecnología blockchain

Entre los múltiples beneficios de la tecnología blockchain podemos mencionar:

1. Transparencia. Como te hemos explicado anteriormente, en la blockchain cada transacción queda registrada de forma cronológica y visible para los participantes autorizados. Esto permite verificar la autenticidad de la información sin necesidad de confiar en terceros.

2. Seguridad. Cada bloque está vinculado criptográficamente al anterior, lo que hace muy difícil alterar los datos sin ser detectado. Además, al estar distribuido entre múltiples nodos, el sistema es resistente a ataques y fraudes. Es ideal para sectores como finanzas, salud y gestión pública.

3. Trazabilidad. Blockchain permite rastrear cualquier activo desde su origen hasta su destino. Esto mejora el control de calidad, previene fraudes y facilita auditorías en sectores como alimentos, moda, medicamentos o manufactura.

4. Nuevos modelos de negocio. La tecnología blockchain da lugar a soluciones como tokens, NFTs, identidad digital, finanzas descentralizadas (DeFi) y sistemas de votación segura. Esto abre oportunidades de innovación y democratiza el acceso a servicios digitales.

5. Eficiencia y automatización. La blockchain elimina intermediarios y permite ejecutar transacciones automáticas a través de contratos inteligentes. Esto reduce los tiempos de procesamiento y simplifica tareas administrativas.

5 Usos actuales y potenciales de la tecnología blockchain

El potencial de la tecnología blockchain es enorme y su uso abarca mucho más que las criptomonedas. Actualmente, se ha descubierto que puede ser útil para servicios financieros, cadenas de suministro, procesos de agricultura e incluso gestión de registros de propiedad de la tierra. De hecho, países con economía emergente, como Tailandia, Rusia, India y Kenia ya se han interesado en estas aplicaciones.

Pero esto sólo es la punta del iceberg: en el futuro es muy probable que veamos la tecnología blockchain en los bienes raíces, los seguros, registros médicos, crowdfunding y, básicamente, en cualquier área que implique gestión de datos.

Por ejemplo, en 2018 Virginia Occidental se convirtió en el primer estado en probar el voto móvil por blockchain durante unas elecciones federales. Si bien se trató de una prueba piloto con alcance limitado, sentó un precedente sobre las posibilidades de esta tecnología: la blockchain le puede garantizar a los votantes que su elección no será malinterpretada o manipulada.

Por otro lado, en Tailandia se implementó la tecnología blockchain para optimizar los itinerarios y registrar los envíos del Ferrocarril Estatal. Asimismo, en India el gobierno ha trabajado con la empresa ConsenSys para usar blockchain en el registro de tierras, el seguimiento de productos y los registros médicos, con el objetivo de hacerlos más seguros. Este tipo de proyectos, junto con otros que están en desarrollo, nos sirven como un abrebocas para imaginar todas las posibilidades de esta tecnología.

Si quieres conocer más sobre este tema, te recomendamos leer este artículo titulado «Transacciones de Bitcoin: ¿Qué son y cómo funcionan?«. Te invitamos también a que leas y compartas estos artículos de nuestra Criptopedia.  

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Disclaimer: este artículo está basado en un artículo escrito originalmente por Isabel Pérez, actualizado y ampliado en esta versión.