¿Qué es la minería de criptomonedas y cómo funciona?

Resumen

La minería de criptomonedas verifica transacciones en la cadena de bloques y es el proceso de crear nuevas unidades de criptomonedas.

Los mineros necesitan una gran cantidad de recursos computacionales, lo que también garantiza la seguridad de la red blockchain.

¿Qué es la minería de criptomonedas?

La minería de criptomonedas se basa en el mecanismo de consenso de prueba de trabajo(PoW), que asegura la seguridad y descentralización de criptomonedas como Bitcoin. La minería es el proceso de verificar las transacciones de los usuarios y agregarlas al libro mayor público de la cadena de bloques. Por lo tanto, la minería es un elemento clave para que Bitcoin funcione sin una autoridad central.

Las operaciones de minería también son responsables de introducir nuevas monedas en la oferta circulante existente. Sin embargo, la minería de criptomonedas sigue un conjunto de reglas codificadas que gestionan el proceso y evitan que alguien cree monedas nuevas a voluntad. Estas reglas están integradas en el protocolo subyacente de la criptomoneda y son aplicadas por toda la red compuesta por miles de nodos.

Para crear nuevas unidades de criptomonedas, los mineros utilizan su propia potencia de cálculo para resolver complejos problemas criptográficos. El primer minero que resuelve con éxito el problema tiene el derecho de agregar un nuevo bloque de transacciones a la cadena de bloques y publicarlo en la red.

¿Cómo funciona la minería en Ethereum?

Una vez que se realiza una nueva transacción en la cadena de bloques, se envía a una memoria llamada “pool de memoria”. La responsabilidad del minero es verificar la validez de estas transacciones pendientes y consolidarlas en un bloque.

Un bloque puede considerarse como una página del libro mayor de la cadena de bloques, que registra varias transacciones y otros datos. Específicamente, los nodos de minería recopilan transacciones no confirmadas del pool de memoria y las consolidan en un bloque candidato.

Luego, el minero intenta convertir ese bloque candidato en un bloque válido confirmado. Para lograr esto, debe resolver un problema matemático complejo, lo cual requiere una gran cantidad de recursos computacionales. Sin embargo, al minar con éxito un bloque, el minero recibe una recompensa que incluye la criptomoneda recién creada y las tarifas de transacción. A continuación, se explica más detalladamente cómo funciona la minería.

Paso 1: Cálculo hash de las transacciones

El primer paso en la minería de bloques es seleccionar las transacciones pendientes del pool de memoria y someterlas a funciones hash una por una. Cada vez que se ejecuta una función hash sobre un conjunto de datos, se genera una salida de tamaño fijo, llamada “valor hash”.

Durante la minería, el hash de cada transacción está compuesto por una cadena de números y letras que sirven como identificador. El valor hash de la transacción representa toda la información contenida en ella.

Además de hashear cada transacción individualmente, los mineros también añaden transacciones personalizadas, enviándose recompensas de bloque a sí mismos. Esta transacción se denomina “transacción coinbase”, que crea nuevas monedas. En la mayoría de los casos, esta transacción es la primera registrada en el nuevo bloque, seguida de las transacciones pendientes por verificar.

Paso 2: Creación del árbol Merkle

Tras el hash de cada transacción, estos valores se integran en un “árbol Merkle” (también llamado “árbol de hash”). Los hashes de las transacciones se agrupan en pares y se vuelven a hashear, formando así el árbol Merkle.

Los hashes resultantes se combinan en pares y se vuelven a hashear, repitiendo este proceso hasta crear un único hash. Este hash final también se llama “hash raíz” o “merkle root”, que representa básicamente todos los hashes utilizados anteriormente para generar dicha raíz.

El árbol Merkle integra los hashes de las transacciones en pares y los hashea.

Paso 3: Encontrar un encabezado de bloque válido (valor hash del bloque)

El encabezado del bloque sirve como identificador único para cada bloque, representando un hash único. Al crear un nuevo bloque, el minero combina el hash del bloque anterior con la raíz Merkle del bloque candidato para generar un nuevo hash de bloque. Además, debe añadir un número aleatorio llamado “nonce”.

Por lo tanto, al verificar el bloque candidato, el minero debe combinar la raíz Merkle, el hash del bloque anterior y el nonce, y someterlos a la función hash. Este proceso se repite varias veces con el objetivo de crear un hash válido.

La raíz Merkle y el hash del bloque anterior no pueden modificarse, por lo que el minero debe cambiar el nonce varias veces hasta encontrar un hash válido. La salida (el hash del bloque) debe ser menor que un objetivo determinado por el protocolo para considerarse válido. En la minería de Bitcoin, el hash del bloque debe comenzar con varios ceros, lo que se denomina “dificultad de minería”.

Paso 4: Publicar el bloque minado

Como hemos visto, los mineros deben usar diferentes valores de nonce y volver a hashear el encabezado del bloque repetidamente hasta encontrar un hash válido. El minero que logre encontrar ese hash puede publicar el bloque en la red. Los demás nodos verificarán si el bloque y su hash son válidos. Si lo son, el bloque se añadirá a la copia de la cadena de bloques.

En ese momento, el bloque candidato se confirma como bloque válido, y todos los mineros continuarán minando el siguiente bloque. Los mineros que no logren encontrar un hash válido a tiempo abandonarán su bloque candidato y volverán a competir en la minería.

¿Qué pasa si dos mineros minan bloques válidos al mismo tiempo?

A veces, dos mineros publican simultáneamente bloques válidos, lo que provoca que la red tenga dos versiones en competencia de la cadena de bloques. Los mineros comenzarán a minar el siguiente bloque basándose en el bloque que recibieron primero, lo que puede dividir temporalmente la red en dos versiones diferentes de la cadena.

La competencia entre bloques continúa hasta que se mina un nuevo bloque sobre cualquiera de las cadenas en competencia. El primer bloque que se mine será considerado el ganador. Los bloques descartados se llaman “bloques huérfanos” o “bloques orphelin”, y todos los mineros que eligieron esa cadena cambiarán a la cadena ganadora para seguir minando.

¿Qué es la dificultad de minería?

La dificultad de minería se ajusta periódicamente por el protocolo para mantener constante la tasa de creación de nuevos bloques, asegurando así la emisión planificada de nuevas monedas. La dificultad se ajusta en proporción a la potencia de cálculo (hashrate) de la red.

Por ello, cada vez que un nuevo minero se une a la red, la competencia aumenta y la dificultad de cálculo también, lo que impide reducir el tiempo promedio de generación de bloques. Por el contrario, si la mayoría de los mineros abandonan la red, la dificultad disminuye, facilitando la minería de nuevos bloques. Tras el ajuste de dificultad, el tiempo de generación de bloques permanece constante, independientemente de la potencia total de la red.

Tipos de minería de criptomonedas

La minería de criptomonedas es muy diversa. La aparición constante de nuevo hardware y algoritmos de consenso ha optimizado los dispositivos y procesos. Los mineros suelen usar dispositivos especializados para resolver complejos problemas criptográficos. A continuación, algunos de los métodos de minería más comunes.

Minería con CPU(CPU)

La minería con CPU se refiere a usar la CPU de una computadora para ejecutar las funciones hash necesarias en el modelo de prueba de trabajo. En las primeras etapas de Bitcoin, los costos y barreras de entrada eran bajos, y una CPU normal era suficiente para manejar la dificultad, por lo que cualquiera podía intentar minar Bitcoin y otras criptomonedas.

Sin embargo, a medida que aumentaba el número de mineros y la tasa de hash de la red, la rentabilidad de la minería disminuía. Además, hardware de minería más potente y especializado fue surgiendo, haciendo que la minería con CPU casi desapareciera. Hoy en día, todos los mineros usan hardware dedicado, y la minería con CPU ya no es viable.

Minería con GPU(GPU)

Las GPU están diseñadas para procesar múltiples aplicaciones simultáneamente, comúnmente usadas en videojuegos o renderizado gráfico, pero también pueden usarse para minar.

En comparación con los ASIC(ASIC) especializados, las GPU son más baratas y flexibles. Aunque los usuarios aún pueden minar algunas monedas competitivas con GPU, la eficiencia de minería está determinada por la dificultad y el algoritmo.

Minería con ASIC

Los circuitos integrados de propósito específico(ASIC) están diseñados para un objetivo particular. En criptomonedas, se refiere a hardware dedicado para minería. Es bien sabido que los ASIC son muy eficientes, pero caros. Los mineros ASIC usan tecnología de vanguardia y su costo es mucho mayor que el de CPU o GPU.

Además, la tecnología ASIC evoluciona rápidamente, y los modelos antiguos dejan de ser rentables, por lo que los mineros deben actualizarse periódicamente. Incluso sin considerar el consumo eléctrico, la minería con ASIC es una de las formas más costosas.

Pools de minería

La recompensa del bloque se otorga al primer minero que la consiga, por lo que la probabilidad de encontrar el hash correcto es muy baja. Si un minero tiene poca capacidad, le será difícil encontrar el siguiente bloque por sí solo. Los pools de minería resuelven este problema.

Un pool de minería es un grupo de mineros que combinan sus recursos (potencia de hash) para aumentar las probabilidades de ganar la recompensa del bloque. Cuando el pool encuentra un bloque, la recompensa se comparte entre los mineros según su contribución.

Los mineros individuales que participan en pools disfrutan de ventajas en hardware y costos de electricidad, pero si un pool domina la minería, existe preocupación por posibles ataques del 51% en la red.

¿Qué es la minería de Bitcoin y cómo funciona?

Bitcoin es el ejemplo más popular y completo de criptomoneda minable, y su minería se basa en el algoritmo de consenso de prueba de trabajo.

La prueba de trabajo fue creada inicialmente por Satoshi Nakamoto como mecanismo de consenso en la cadena de bloques, y fue presentada en el whitepaper de Bitcoin en 2018. En resumen, la prueba de trabajo determina cómo la red blockchain alcanza consenso entre todos los participantes distribuidos sin intermediarios de terceros. Este mecanismo requiere una gran cantidad de potencia computacional para evitar comportamientos maliciosos.

Como se ha visto, en una red de prueba de trabajo, los mineros verifican las transacciones. Compiten por resolver problemas criptográficos complejos con hardware especializado. Quien resuelva primero, puede publicar el bloque de transacciones en la cadena y ganar la recompensa.

La cantidad de criptomonedas en recompensa varía en diferentes blockchains. Por ejemplo, en marzo de 2023, los mineros en la cadena de Bitcoin podían ganar 6.25 bitcoins por bloque. Según el mecanismo de halving de Bitcoin, cada 21,000 bloques (aproximadamente cada cuatro años), la recompensa en bitcoins se reduce a la mitad.

¿Seguirá siendo rentable minar criptomonedas en 2026?

La minería de criptomonedas aún puede ser rentable, pero requiere planificación, gestión de riesgos y estudio cuidadoso. La minería implica inversión y riesgos, como el costo del hardware, la volatilidad del precio de las criptomonedas y cambios en los protocolos. Para reducir estos riesgos, los mineros suelen aplicar medidas de gestión y evaluar costos y beneficios antes de comenzar.

La rentabilidad de la minería depende de varios factores, uno de los cuales es el precio de la criptomoneda. Cuando el precio sube, el valor en moneda fiat de las recompensas de minería también aumenta. Cuando el precio baja, la rentabilidad disminuye.

La eficiencia del hardware de minería también es clave para la rentabilidad. Los equipos pueden ser caros, por lo que los mineros deben equilibrar el costo del hardware con las recompensas potenciales. Otro factor importante es el costo de electricidad; si la tarifa eléctrica es demasiado alta, puede hacer que la minería sea inviable.

Además, el hardware de minería puede volverse obsoleto rápidamente, por lo que es necesario actualizarlo con frecuencia. Los modelos nuevos suelen tener mejor rendimiento que los antiguos, y si los mineros no pueden permitirse actualizar, será difícil mantener la competitividad.

Por último, los cambios en los protocolos también afectan la rentabilidad. Por ejemplo, la reducción a la mitad de Bitcoin reduce a la mitad las recompensas por bloque, afectando la rentabilidad. Además, Ethereum cambió en septiembre de 2022 de prueba de trabajo a prueba de participación(PoS), haciendo que la minería sea innecesaria.

Conclusión

La minería de criptomonedas es un componente clave de Bitcoin y otras cadenas de bloques basadas en prueba de trabajo, ayudando a mantener la seguridad de la red y la emisión estable de nuevas monedas. Además, la minería puede generar ingresos pasivos para los mineros. Para una explicación paso a paso más detallada, lee nuestro artículo “Guía de minería de criptomonedas”.

La minería tiene pros y contras; la ventaja principal es la potencial ganancia de las recompensas del bloque. Sin embargo, esto está influenciado por factores como el costo de electricidad y el mercado. Antes de involucrarse en la minería de criptomonedas, realiza una investigación exhaustiva(DYOR) y evalúa todos los riesgos potenciales. ($CPOOL