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Fundamentos de Bitcoin

Entender Bitcoin significa comprender los problemas que resuelve, los principios detrás de su diseño y los bloques de construcción criptográficos que lo hacen funcionar.

Historia y Filosofía​

El Problema​

Antes de Bitcoin, el dinero digital tenía un problema fundamental: el problema del doble gasto. La información digital se puede copiar libremente, entonces ¿cómo evitas que alguien gaste el mismo dinero digital dos veces? Los intentos anteriores (DigiCash, e-gold, b-money, Bit Gold) requerían un tercero de confianza para llevar registro de los saldos.

El Avance​

En octubre de 2008, Satoshi Nakamoto publicó el whitepaper de Bitcoin: "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System". La innovación clave fue combinar varias tecnologías existentes en un sistema que resuelve el doble gasto sin un intermediario de confianza:

  • Proof of Work — De Hashcash de Adam Back (1997)
  • Marcas de tiempo distribuidas — De trabajos previos en servicios de timestamps
  • Árboles de Merkle — Del trabajo de Ralph Merkle (1979)
  • Criptografía de clave pública — De Diffie-Hellman y trabajos posteriores

La red Bitcoin se lanzó el 3 de enero de 2009, cuando Satoshi minó el bloque génesis.

Principios Fundamentales​

  • Descentralización — Ninguna entidad controla la red
  • Sin permisos — Cualquiera puede participar sin aprobación
  • Resistencia a la censura — Nadie puede evitar que transacciones válidas sean confirmadas
  • Oferta fija — 21 millones de BTC máximo, aplicado por las reglas de consenso
  • Pseudonimia — Las direcciones no están vinculadas a identidades del mundo real por defecto
  • Verificabilidad — Cualquiera puede ejecutar un nodo y verificar cada transacción

Criptografía Básica​

Funciones Hash​

Bitcoin usa funciones hash criptográficas extensivamente. Una función hash toma una entrada arbitraria y produce una salida de tamaño fijo (el "hash" o "digest").

SHA-256 (Secure Hash Algorithm, 256-bit) es la función hash principal de Bitcoin:

Input: "Hello"
SHA-256: 185f8db32271fe25f561a6fc938b2e264306ec304eda518007d1764826381969

Propiedades que hacen útiles las funciones hash en Bitcoin:

  • Determinísticas — La misma entrada siempre produce la misma salida
  • Unidireccionales — No puedes revertir un hash para encontrar la entrada
  • Efecto avalancha — Un cambio mínimo en la entrada cambia completamente la salida
  • Resistentes a colisiones — Es computacionalmente inviable encontrar dos entradas con el mismo hash

Bitcoin también usa RIPEMD-160 (combinado con SHA-256 como HASH160) para generar direcciones más cortas.

Criptografía de Curva Elíptica​

Bitcoin usa la curva elíptica secp256k1 para pares de claves y firmas:

  1. Clave privada — Un número aleatorio de 256 bits (tu secreto)
  2. Clave pública — Derivada de la clave privada mediante multiplicación de curva elíptica (compartible)
  3. Dirección — Derivada de la clave pública mediante hashing (lo que compartes con otros)

Las matemáticas aseguran que puedes ir de clave privada → clave pública → dirección, pero nunca en reversa.

Firmas Digitales​

Cuando envías Bitcoin, creas una firma digital usando tu clave privada. Esto demuestra que eres dueño de los fondos sin revelar tu clave privada. Bitcoin originalmente usó ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) y ahora también soporta firmas Schnorr (agregadas en Taproot, 2021).

Conceptos de Blockchain​

Bloques​

Un bloque es una estructura de datos que contiene:

  • Encabezado del bloque — Versión, hash del bloque anterior, raíz de Merkle, marca de tiempo, objetivo de dificultad, nonce
  • Transacciones — La lista de transacciones incluidas en este bloque

Los bloques están encadenados incluyendo el hash del bloque anterior en cada nuevo encabezado de bloque — formando la blockchain.

Proof of Work​

Los mineros compiten para encontrar un nonce que, combinado con el encabezado del bloque, produce un hash por debajo del objetivo de dificultad actual. Este proceso:

  • Requiere trabajo computacional significativo para encontrar un nonce válido
  • Es trivial de verificar (solo hay que hashear el encabezado y verificar)
  • Ajusta la dificultad cada 2,016 bloques (~2 semanas) para mantener intervalos de ~10 minutos entre bloques

Consenso​

Las reglas de consenso de Bitcoin definen qué hace válido a un bloque y una transacción. Cada nodo completo verifica independientemente cada bloque y transacción contra estas reglas. Ningún bloque se acepta por confianza — el lema es "Don't trust, verify."

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