Blockchain logra reforzar la seguridad a través de una variedad de mecanismos, incluida la criptografía avanzada y modelos matemáticos de toma de decisiones y comportamiento. La tecnología Blockchain es la infraestructura de la mayoría de los sistemas de moneda digital y evita que las monedas digitales sean copiadas y destruidas.

En otros entornos donde los datos no pueden ser manipulados y los requisitos de seguridad son muy altos, la aplicación de la tecnología blockchain también es particularmente importante. Los ejemplos incluyen el registro y seguimiento de donaciones caritativas, bases de datos médicas y gestión de la cadena de suministro.

Sin embargo, la seguridad de blockchain está lejos de ser una cuestión sencilla. Por lo tanto, es fundamental comprender cómo los conceptos y mecanismos básicos de estos sistemas innovadores brindan una sólida protección a la cadena de bloques.


El concepto de inmutabilidad y consenso.

Si bien muchas características de seguridad están asociadas con blockchain, dos de las más importantes son el consenso y la inmutabilidad. El consenso significa que los nodos de una red blockchain distribuida pueden llegar a un acuerdo sobre el verdadero estado de la red y la validez de las transacciones. El proceso para llegar a un consenso a menudo depende del algoritmo de consenso utilizado por la red.

La inmutabilidad, por otro lado, significa que la cadena de bloques evita que se modifiquen los registros de transacciones confirmadas. Si bien estas transacciones suelen estar asociadas con la conversión de moneda digital, a veces también se refieren al proceso de registro de otras formas no monetarias de datos electrónicos.

En general, el consenso y la inmutabilidad proporcionan el marco básico para la seguridad de los datos en las redes blockchain. El algoritmo de consenso puede garantizar que todos los nodos sigan las reglas del sistema y reconozcan el estado actual de la red, y la no manipulación puede garantizar la integridad de cada bloque de datos y registro de transacciones cuya validez se haya verificado.


El papel de la criptografía en la seguridad blockchain

Blockchain se basa principalmente en tecnología de cifrado para garantizar la seguridad de los datos. La función hash criptográfica es la clave de esta tecnología. El hash es un proceso computacional y un algoritmo hash es un algoritmo que puede ingresar datos de cualquier tamaño y generar un hash predecible y de tamaño fijo (es decir, una función hash).

Independientemente del tamaño de los datos de entrada, la salida siempre son los mismos bytes. Pero si la entrada cambia, la salida será completamente diferente. Mientras la entrada no cambie, no importa cuántas veces ejecute la función hash, el valor hash de salida siempre será el mismo.

En una cadena de bloques, estos valores de salida (es decir, hashes) son identificadores únicos para bloques de datos. El hash de cada bloque se genera en relación con el hash del bloque anterior, que es lo que vincula los bloques para formar una cadena de bloques. Además, el hash del bloque está determinado por los datos contenidos en el bloque, lo que significa que cualquier cambio realizado en los datos cambiará el hash del bloque.

Por lo tanto, los datos de este bloque y el hash del bloque anterior determinan juntos el hash de cada bloque. Estos identificadores hash desempeñan un papel importante a la hora de garantizar que la cadena de bloques sea segura y no pueda ser manipulada.

Las funciones hash también se utilizan en algoritmos de consenso para verificar transacciones. Por ejemplo, en la cadena de bloques de Bitcoin, el algoritmo de prueba de trabajo (PoW) utiliza una función hash llamada SHA-256. Como sugiere el nombre, SHA-256 toma datos de entrada y genera un valor hash de 256 bits o 64 caracteres.

Además de brindar protección para los registros de transacciones en libros de contabilidad distribuidos, la criptografía también puede desempeñar un papel importante en la seguridad de las billeteras que almacenan monedas digitales. Los pares de claves públicas y privadas permiten a los usuarios recibir y enviar monedas digitales utilizando criptografía asimétrica o de clave pública, respectivamente. Las claves privadas se utilizan para generar las firmas electrónicas necesarias para las transacciones, verificando así la propiedad de la moneda que se envía.

Si bien los detalles están más allá del alcance de este artículo, las propiedades de la criptografía asimétrica pueden impedir que cualquier persona que no sea el titular de la clave privada acceda a los fondos almacenados en una billetera de moneda digital y, por lo tanto, antes de que el propietario de los fondos decida usarlos. Mantenga estos fondos seguros (siempre que las claves privadas no se compartan ni se filtren).


Criptoeconomía

Además de la criptografía, un concepto más nuevo llamado criptoeconomía también juega un papel importante en el mantenimiento de la seguridad de las redes blockchain. Está estrechamente relacionado con el campo de estudio de la teoría de juegos, que utiliza principios matemáticos para simular decisiones tomadas por actores racionales en situaciones con reglas y recompensas establecidas. Si bien la teoría de juegos tradicional se puede aplicar ampliamente a una variedad de casos de negocios, la criptoeconomía también modela y describe de forma independiente el comportamiento de los nodos en los sistemas blockchain distribuidos.

En pocas palabras, la criptoeconomía es el estudio de la economía dentro de los protocolos blockchain, y sus principios de diseño pueden producir resultados diferentes según el comportamiento de sus participantes. La seguridad de la criptoeconomía se basa en el modelo de que los sistemas blockchain brindan mayores incentivos para que los nodos actúen de manera auténtica en lugar de hacerlo de manera maliciosa o errónea. Además, el algoritmo de consenso de prueba de trabajo utilizado en la minería de Bitcoin es un excelente ejemplo de cómo proporcionar este tipo de incentivo.

Cuando a Satoshi Nakamoto se le ocurrió el marco para la minería de Bitcoin, fue diseñado intencionalmente para que fuera una tarea costosa y que requiriera muchos recursos. Debido a su complejidad y requisitos computacionales, la minería PoW implica una importante inversión de dinero y tiempo, independientemente de la ubicación del nodo minero y quién lo utilice. Por lo tanto, esta estructura proporciona una fuerte protección contra actividades maliciosas y fomenta un comportamiento minero honesto. Los nodos maliciosos o ineficientes serán rápidamente eliminados de la red blockchain, mientras que los mineros genuinos y eficientes probablemente recibirán grandes recompensas en bloque.

Del mismo modo, el equilibrio entre riesgos y beneficios también se puede lograr colocando la mayor parte del hashrate de una red blockchain en manos de una sola organización o entidad para evitar posibles ataques que podrían socavar el consenso. Al igual que el conocido ataque del 51%, una vez exitoso puede causar un gran daño. Dado el mecanismo de competencia de prueba de trabajo y el tamaño de la red Bitcoin, la posibilidad de que un usuario malintencionado obtenga el control de la mayoría de los nodos es muy pequeña.

Además, en una enorme red blockchain, la potencia informática consumida para implementar un ataque del 51% será una cifra astronómica. Por lo tanto, esta enorme inversión y la diferencia de rendimiento potencial relativamente pequeña también influyen en la aparición del ataque. efecto inhibidor. Esto también contribuye a una característica típica de blockchain, a saber, la tolerancia a fallos bizantinos (BFT), que ilustra que incluso si algunos nodos se ven comprometidos o se producen comportamientos maliciosos, el sistema distribuido aún puede continuar funcionando normalmente.

Mientras el costo de generar una gran cantidad de nodos maliciosos sea demasiado alto y se puedan incentivar mejor las actividades mineras reales, el sistema puede seguir creciendo sin resistencia. Sin embargo, vale la pena señalar que los sistemas de red blockchain relativamente pequeños serían vulnerables a los ataques porque la tasa de hash total utilizada para estos sistemas es mucho menor que la de la red Bitcoin.


Resumir

Mediante el uso combinado de la teoría de juegos y la criptografía, blockchain puede lograr una mayor seguridad como un sistema distribuido. Sin embargo, como ocurre con casi todos los sistemas, la correcta aplicación de estas dos áreas de conocimiento es fundamental. El equilibrio entre descentralización y seguridad es crucial para construir una red de moneda digital confiable y eficiente.

A medida que blockchain continúe desarrollándose y promoviéndose, su sistema de seguridad también cambiará para satisfacer las necesidades de diferentes aplicaciones. Por ejemplo, las cadenas de bloques privadas desarrolladas para empresas comerciales hoy en día dependen más de la seguridad proporcionada por el control de acceso, que es muy diferente de los mecanismos de teoría de juegos (o criptoeconomía) utilizados por la mayoría de las cadenas de bloques públicas.