Nonce, un acrónimo de “número usado sólo una vez”, es un número aleatorio que los mineros de bitcoin intentan encontrar para extraer un nuevo bloque en la cadena de bloques de Bitcoin y recibir una recompensa en bloque por sus esfuerzos.
El número es un elemento crítico para que la cadena de bloques de Bitcoin funcione sin problemas.
La práctica de minar bloques ayuda a registrar y verificar las transacciones en el libro mayor de Bitcoin y a acuñar nuevos bitcoins para aumentar la oferta circulante.
Las transacciones de Bitcoin se verifican en lotes en lugar de individualmente, lo que da lugar a la estructura de bloques. La altura del bloque es el número de todos los bloques hasta un bloque determinado.
El nonce garantiza que cada bloque tenga un hash único, una huella digital criptográfica que sirve como identificador del bloque y sustenta la expansión de la cadena de bloques.
Al ajustar el nonce, los mineros pueden modificar los valores hash que, a su vez, potencialmente resuelven problemas matemáticos para extraer nuevos bloques.
¿Qué es NONCE?
- Los mineros de Bitcoin se involucran en un implacable proceso de prueba y error para encontrar el nonce correcto para la producción de un nuevo bloque, aplicando repetidamente el encabezado del bloque con diferentes valores de nonce hasta que aparece un hash que satisface un rompecabezas matemático y los requisitos de la red.
- Cada nonce se usa solo una vez para un bloque en particular, lo que garantiza que cada bloque tenga un identificador único para evitar la maleabilidad de las transacciones.
- Encontrar nonces y hash válidos consume una potencia computacional significativa, lo que contribuye a la seguridad de la red y a la resistencia a ataques maliciosos y al doble gasto.
Entiendo el Nonce
Un nonce de Bitcoin es un número aleatorio de 32 bits (o 4 bytes) que los mineros intentan descifrar mediante fuerza bruta computacional para poder generar un hash válido y único para producir un nuevo bloque en la cadena de bloques de Bitcoin. El nonce es uno de los elementos clave del algoritmo de prueba de trabajo (PoW) y del mecanismo de consenso que valida y protege la red Bitcoin.
En la minería de Bitcoin, los mineros compiten para resolver un complejo rompecabezas matemático aplicando hash repetidamente a un encabezado de bloque, una agrupación de datos en cada bloque que contiene el nonce y otra información esencial sobre el bloque anterior, la marca de tiempo, las transacciones incluidas en el nuevo bloque y el Raíz de Merkle, el hash de todos los hashes de todas las transacciones en el bloque.
Hashing se refiere al proceso de aplicar una función hash criptográfica al encabezado del bloque. La función hash criptográfica es una operación matemática que toma los datos del encabezado del bloque y los transforma en un valor hash único, una cadena de caracteres hexadecimal y cifrada de longitud fija. Los datos del encabezado del bloque son la entrada y el valor hash es la salida de la función.
Este valor hash sirve como huella digital criptográfica del bloque, lo que garantiza que el contenido del bloque permanezca inalterado. Los mineros corren constantemente para generar valores hash que cumplan con los requisitos de dificultad de minería de la red Bitcoin, que están programados para aumentar a intervalos programados para que la cadena de bloques siga siendo confiable y a prueba de manipulaciones.
El nonce es la única variable en el encabezado del bloque que los mineros pueden modificar. Al cambiar el nonce, los mineros pueden cambiar el hash del bloque y calcular diferentes soluciones posibles al rompecabezas matemático necesario para crear un nuevo bloque. El primer minero que encuentre un hash válido según los requisitos de dificultad de minería de la red recibe la recompensa del bloque y el derecho a agregar el nuevo bloque a la cadena de bloques.
Para encontrar un nonce válido, los mineros deben incrementar repetidamente el valor del nonce y recalcular el hash hasta que el valor hash resultante cumpla con la dificultad objetivo de la red. En análisis numérico y algoritmos computacionales, el cálculo incremental se refiere a un método para aproximar funciones o resolver ecuaciones usando pasos pequeños y consistentes.
Si el valor hash excede el hash objetivo ajustado por dificultad de la red , el minero vuelve a intentarlo con otro nonce generado aleatoriamente. Si el valor hash resultante es igual o menor que el hash objetivo, el minero ha creado una solución y recibe el bloque como recompensa. El bloque se cierra y se abre un nuevo bloque que incluye el hash del bloque anterior.
La dificultad objetivo es una medida de lo difícil que es encontrar un nonce válido. Se ajusta periódicamente para mantener una tasa de generación de bloques constante.
El nonce paso a paso
- Los mineros recopilan datos de transacciones y crean un nuevo encabezado de bloque.
- Inicializan el nonce a un valor aleatorio y comienzan a aplicar hash al encabezado del bloque junto con el nonce.
- Incrementan repetidamente el nonce y repiten el encabezado del bloque hasta que encuentran un hash que cumple con los requisitos de dificultad de la red.
- El primer minero que encuentra un hash válido transmite el bloque a la red.
- Otros mineros verifican la validez del bloque y lo agregan a sus copias locales de la cadena de bloques.
Significado del Nonce
El nonce mantiene la integridad y seguridad de la cadena de bloques de Bitcoin. Evita que los atacantes alteren o falsifiquen bloques, ya que cualquier alteración de los datos del bloque, incluido el nonce, daría como resultado un valor hash diferente, lo que invalidaría el bloque.
Es muy poco probable que un minero adivine el nonce en el primer intento. Los mineros en un sistema PoW generalmente tienen que probar una gran cantidad de opciones nonce antes de hacerlo bien.
Cuanto mayor sea la dificultad (una medida de lo difícil que es crear un hash menor que el objetivo), más tiempo llevará generar una solución. Y debido a que la dificultad aumenta, el proceso de encontrar un nonce válido es más intensivo desde el punto de vista computacional y requiere una cantidad significativa de electricidad y potencia de cálculo a lo largo del tiempo, lo que introduce restricciones materiales.
Esto es intencional, ya que ayuda a proteger la red Bitcoin al hacer que sea computacionalmente inviable manipular la cadena de bloques con ataques coordinados y errores de transacción, como ataques del 51% y doble gasto.
Al exigir a los mineros que encuentren un nonce válido y dificultar su predicción o manipulación, el algoritmo PoW garantiza que solo se puedan agregar a la cadena de bloques bloques con un historial válido y se evita que los actores maliciosos cambien o dupliquen transacciones, garantizando la inmutabilidad de la cadena de bloques.
El minero que encuentra con éxito el nonce válido para un nuevo bloque recibe una recompensa por bloque, que consiste en Bitcoin recién acuñado y tarifas de transacción. Esta recompensa incentiva a los mineros a participar en la seguridad de la red y contribuir a la validación de las transacciones.
Nonce y dificultad
La dificultad del bloque se mantiene al mismo nivel en toda la red Bitcoin, lo que significa que todos los mineros tienen las mismas posibilidades de descubrir el hash correcto. La red Bitcoin está configurada para procesar una cantidad específica de bloques durante un período de tiempo y, ocasionalmente, ajustar la dificultad para que los mineros validen los bloques.
La dificultad de encontrar un nonce válido se ajusta dinámicamente en función de la tasa de hash general de la red. Si la tasa de hash de la red aumenta, la dificultad aumenta, lo que dificulta encontrar un nonce válido. Este mecanismo garantiza que los bloques se generen a un ritmo constante, independientemente de la cantidad de mineros que participen.
Si la cantidad de bloques procesados no alcanza el objetivo de dificultad, la dificultad se reduce, determinando cuánto tiempo tomó el proceso por encima del límite. Si la red lo encuentra demasiado rápido, la dificultad aumenta. Cuando la dificultad es mayor, se generan más nonces porque se requieren más intentos para resolver el hash.
El bloque de Bitcoin 813.958, minado el 26 de octubre de 2023 por el popular grupo de minería AntPool, tenía un nonce de 105.983.939.
Ese día, AntPool tenía una tasa de hash de bitcoin de 123 exa-hashes por segundo (o 123 quintillones de hashes) y toda la red Bitcoin tenía un hash de 428,22 exa-hashes por segundo (o 428,22 quintillones de hashes).
Eso significa que el grupo de minería AntPool específico generó billones de números para encontrar el nonce correcto y el hash ganador, de un número exponencialmente mayor de pruebas para todos los grupos de minería combinados.
¿Qué es una cadena de bloques?
Una cadena de bloques es un libro de contabilidad distribuido o una base de datos compartida entre nodos de una red digital, que puede incluir computadoras, centros de datos y dispositivos móviles. Como base de datos, una cadena de bloques almacena información electrónicamente en formato digital.
Como libro de contabilidad, una cadena de bloques mantiene un registro seguro de las transacciones, como en los sistemas de criptomonedas como Bitcoin. La innovación de una cadena de bloques proviene de la fidelidad de un registro de datos sin la necesidad de un tercero confiable.
¿Cuál es la diferencia entre un Nonce y un Hash?
Un nonce es un valor temporal utilizado en el proceso de generar un hash, mientras que un hash es un identificador permanente para un bloque. Un nonce tiene una longitud de 32 bits, mientras que un hash tiene 256 bits.
Un nonce se usa solo una vez para un bloque en particular, mientras que un hash es exclusivo del encabezado del bloque y no se puede revertir para obtener los datos originales. Los nonces se utilizan para dificultar la generación de hashes válidos, lo que ayuda a proteger la cadena de bloques de Bitcoin.
¿Cuánto ganan los mineros con las recompensas en bloque?
La recompensa por bloque para los mineros que encuentren con éxito un nonce válido para un bloque en Bitcoin consta de dos componentes: Bitcoin recién acuñado y tarifas de transacción.
La cantidad de Bitcoin recién acuñado en la recompensa del bloque ha sido de aproximadamente 6,3 BTC desde junio de 2021 y se reduce a la mitad cada 210.000 bloques, o aproximadamente cada cuatro años, y el próximo vence en abril de 2024.
Este mecanismo de reducción a la mitad se denomina ” reducción a la mitad de Bitcoin ” y está diseñado para reducir gradualmente el suministro general de Bitcoin y mantener su valor. El monto de las tarifas de transacción en la recompensa en bloque varía según el volumen general y las tarifas de las transacciones.
En los últimos años, las tarifas de transacción se han convertido en una parte importante de los ingresos de los mineros, superando a menudo el valor del Bitcoin recién acuñado en la recompensa en bloque. Esto se debe a la creciente popularidad y uso de Bitcoin, lo que genera un mayor volumen de transacciones y tarifas de transacción más altas.
La línea de fondo
En la minería de Bitcoin, los mineros intentan constantemente encontrar un nonce que produzca un hash que cumpla con los requisitos de dificultad de la red para generar nuevos bloques que validen transacciones recientes y emitan nuevos bitcoins.
Un hash es un identificador único para cada bloque en la cadena de bloques de Bitcoin y una cadena de caracteres de longitud fija que se genera aplicando una función hash criptográfica a un dato en un proceso conocido como hash.
Los datos que se procesan son el encabezado del bloque, un elemento estructurado que contiene información sobre el bloque. Una vez que se encuentra un nonce válido, se descarta y nunca se vuelve a utilizar.