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Tecnología blockchain. La cadena de bloques disruptiva, segura, inalterable y transparente

Autor: Ramón Jesús Millán Tejedor

Publicado en BIT nº 212, COIT & AEIT, 2019

Tecnología blockchain




Introducción

La tecnología blockchain está siendo clave en el desarrollo de Internet debido a la capacidad que ofrece de transmitir valor de forma segura sin necesidad de intermediarios, permitiendo que un sistema distribuido puro pueda reemplazar los sistemas tradicionales centralizados y, así, producir cambios en múltiples sectores como la banca, las comunicaciones o los servicios públicos.

La traducción al castellano de blockchain, término también conocido como DLT (Distributed Ledger Technology), sería "cadena de bloques". En términos sencillos, el blockchain es un "libro de contabilidad" público de datos digital (ledger), compartido entre una red P2P distribuida de nodos (ordenadores u otros dispositivos ejecutando un mismo software) independientes, sin que sea necesaria una autoridad central o intermediarios que aporten confianza a las transacciones [1].

Así como hace unos años, la tecnología P2P (Peer to Peer) era asociada con la piratería e intercambio de archivos ilícitos [2], en sus inicios el blockchain lo estaba con las monedas virtuales [3]. Esto ha generado una mala reputación, que ha dañado su credibilidad y confianza, relacionándola con el blanqueo de capitales, el fraude fiscal, el comercio de drogas, la especulación, la estafa, los crackers, Corea del Norte y Venezuela, etc.

Sin embargo, durante los últimos años la imagen del blockchain ha ido mejorando, pues aunque las criptomonedas han sido su primer uso práctico –Bitcoin, Dash, Ethereum, Litecoin, Monero, Ripple, Zcash, etc.–, en realidad sus aplicaciones son múltiples. Sin lugar a dudas, el blockchain va a ser una tecnología clave y disruptiva en la evolución de Internet debido a su capacidad de conservar y transmitir valor de forma segura sin necesidad de intermediarios.

El nacimiento de Bitcoin: la primera implementación de blockchain

Según cuenta la leyenda de Satoshi Nakamoto, el misterioso creador de Bitcoin, de quien aún no se ha conocido su identidad real, la revolucionaria criptomoneda, entró en funcionamiento en el año 2009 como un sistema de pagos P2P descentralizado y una moneda completamente digital, permitiendo así acabar con el oligopolio del sistema financiero mundial [4].

Sistema de pagos tradicional

Figura 1: Sistema de pagos tradicional.

Bitcoin es una red distribuida de cadena de bloques pública basada en código abierto. Desde la perspectiva del usuario, Bitcoin no es más que una aplicación software, que provee un monedero personal y permite al usuario enviar y recibir bitcoins (moneda digital) con él. Bitcoin se compone de usuarios con carteras conteniendo claves, transacciones que se propagan a través de la red y mineros que producen -a través de cálculo computacional simultáneo y distribuido- el consenso de la cadena de bloques, que es el libro contable de todas las transacciones [3]. Esta contabilidad, puesto que contiene cada transacción procesada, permite verificar la validez de cada una de ellas.

La autenticidad de cada transacción está protegida por firmas digitales correspondientes a las direcciones de envío. En Bitcoin cualquiera puede ayudar a procesar una transacción usando sus ordenadores y conseguir por ello una recompensa en bitcoins, lo cual se conoce comúnmente como minería (mining). Sin embargo, conseguir convertirse en el ganador, al resolver los cálculos matemáticos o la "prueba de trabajo" (proof of work), es cada vez más complicado: en la actualidad, ya casi es exclusivo de granjas de ordenadores ubicadas en países con bajo coste energético.

De este modo, para que las nuevas transacciones sean confirmadas, es necesario que se incluyan en un bloque con una prueba de trabajo matemático, proceso que tarda normalmente unos 10 minutos, pudiendo variar dependiendo de la capacidad de cálculo de la red. El bloque con las nuevas transacciones es verificado por los otros mineros y, si hay consenso, se almacena secuencialmente en la cadena de bloques principal, justo después del bloque de transferencias anterior.

Sistema de pagos basado en Bitcoin

Figura 2: Sistema de pagos basado en Bitcoin.

En la Figura 1 se muestra una transacción de compra venta online utilizando la tecnología de pagos actual; mientras que en la Figura 2 se muestra la misma transacción, reduciendo el número de intermediarios, utilizando Bitcoin.

Funcionamiento de blockchain

En el año 2015 se puso en servicio Ethereum, una plataforma de código abierto descentralizada que permite la creación de contratos inteligentes entre pares, utilizando blockchain. Con ella se empezó a hablar de un blockchain 2.0, que facilita el intercambio de valor más allá de las monedas virtuales y expande el uso de blockchain a una gran variedad de aplicaciones gracias a los contratos inteligentes.

Un concepto importante en este nuevo paradigma es el de token [6], que puede ser un bitcoin u otra moneda virtual, o bien un contrato inteligente, representando cualquier tipo de activo o utilidad (moneda, póliza de seguros, títulos de propiedad, votos, hipotecas, herencias, etc.) y pudiendo ser utilizado como prueba de propiedad, licencia software, certificados de acciones, un sistema de votación, un programa de fidelidad, etc.

El token está encriptado y, al irse almacenando, conforma la cadena de bloques. Más específicamente, un contrato inteligente (smart contract) es un programa informático que ejecuta acuerdos establecidos entre dos o más partes haciendo que ciertas acciones programadas con anterioridad sucedan automáticamente, como resultado de que se cumplan una serie de condiciones o cláusulas específicas [5]. Es decir, son contratos que se ejecutan y cumplen de manera automática y segura, reduciendo el fraude, los costes y la burocracia.

Funcionamiento de blockchain

Figura 3: Fragmento del vídeo "How Does a Blockchain Work – Simply" [7].

El blockchain utiliza un sistema criptográfico de clave pública (public key), también conocido como de clave asimétrica (asymmetric). Cada cuenta (o dirección) de blockchain tiene dos claves, una pública y otra privada [1]. Si un mensaje se cifra con la clave pública de un usuario, sólo ese usuario podrá descifrar el mensaje con su clave privada. Un mensaje cifrado con la clave privada podrá descifrarse con la clave pública, asegurando que fue el usuario propietario de esas claves quien envió ese mensaje.

Esta información es la huella dactilar (fingerprint) o hash del bloque y es imposible encontrar dos entradas en el blockchain con el mismo valor. El problema es lo que todos los nodos de la red tratan de resolver con el fin de confirmar lo que contiene la transacción y enlazarla al bloque previo. Puesto que cada bloque tiene un hash enlazando al bloque previo, la información en el blockchain es fácilmente verificable e imposible de eliminar.


Concepto Descripción
Tecnología P2P (Peer to Peer) Red descentralizada sin clientes ni servidores fijos, que cuenta con una serie de nodos que funcionan simultáneamente como clientes y servidores de los demás nodos de la red, cada uno de los cuales puede iniciar, detener o completar una transacción compatible.
Criptomoneda También llamada criptodivisa, es un tipo de divisa alternativa o moneda digital, que utiliza criptografía fuerte para asegurar las transacciones financieras, controlar la creación de unidades adicionales y verificar la transferencia de activos. Se utilizan como inversión, para realizar pagos internacionales, compras online, etc.
Ledger (libro de contabilidad) Fichero físico o digital donde se registran todas las transacciones realizadas por los usuarios de una entidad o empresa. En Bitcoin, lugar público donde están registradas todas las operaciones que se han realizado desde el inicio del proyecto.
Token Unidad de valor emitida por una entidad privada, con usos más amplios que Bitcoin ya que puede representar cualquier activo o utilidad y ser utilizado como prueba de propiedad, licencia software, certificados de acciones, un sistema de votación, un programa de fidelidad…
Smart contract (contrato inteligente) Programa informático que ejecuta acuerdos establecidos entre dos o más partes haciendo que ciertas acciones programadas con anterioridad sucedan automáticamente, si se cumplen una serie de condiciones.
Minig (minería) En Bitcoin, proceso de creación o descubrimiento de bitcoins, a través de transacciones matemáticas, que quedarán registradas en el ledger.
Proof of work (prueba de trabajo) Cálculos matemáticos que integran el proceso de mining.
Ethereum Plataforma de código abierto, descentralizada, que permite la creación de acuerdos de contratos inteligentes entre pares, utilizando la tecnología blockchain.
Criptografía de clave asimétrica El sistema se basa en una pareja de claves: la privada que debe ser custodiada por su propietario y no darla a conocer a ningún otro; y la pública, que será conocida por todos los usuarios. Esta pareja de claves es complementaria, pues lo que cifra una de ellas, sólo lo puede descifrar la otra y viceversa. Las claves se obtienen por métodos matemáticos muy complejos, por lo que por cuestiones de capacidad de procesamiento, es imposible conocer una clave a partir de la otra.
Hash Algoritmo criptográfico que condensa en una secuencia alfanumérica única de longitud fija, información de cualquier extensión. La función hash es un proceso en la creación de bloques, permitiendo registrar de forma compacta y segura los datos relevantes a las transacciones.
Fingerprint Información resultante de la función hash.

Tabla: Guía básica para no perderse con el blockchain.

Ventajas del blockchain

Blockhain ha suscitado un gran interés porque permite que un sistema distribuido puro, tenga el potencial de reemplazar los sistemas tradicionales centralizados y revolucionar múltiples industrias debido a la desintermediación. Al trabajar sobre una base de datos distribuida, los distintos usuarios de esa red hacen la labor tradicional del intermediario, ya que almacenan una copia de cada transacción en forma de bloques. Por ello, blockchain aporta seguridad, pues puesto que todos los usuarios tienen esa información, se considera cierta. Por otro lado, como es un sistema distribuido, hay una gran redundancia.

Blockhain ha suscitado un gran interés porque permite que un sistema distribuido puro tenga el potencial de reemplazar los sistemas tradicionales centralizados y revolucionar múltiples industrias debido a la desintermediación. Al trabajar sobre una base de datos distribuida, los distintos usuarios de esa red hacen la labor tradicional del intermediario, ya que almacenan una copia de cada transacción en forma de bloques. En primer lugar, esto dota a blockchain de una alta redundancia.

Además, blockchain es una de las tecnologías más seguras que existen [8], al menos hasta la futura llegada de los ordenadores cuánticos. Puesto que los datos están encriptados en una base de datos distribuida y entrelazada y se necesita el acuerdo unánime de todos los nodos para que la transacción sea validada, las posibilidades de atacar una red blockchain y tener éxito son muy bajas, ya que la capacidad de computación necesaria para comprometerla sería muy elevada.

Por otro lado, una vez introducida la información en el blockchain no puede ser borrada o modificada, solo se podrán añadir nuevos registros y no serán legitimados a menos que la mayoría de los nodos se pongan de acuerdo para hacerlo. Es decir, otra característica muy interesante del blockchain es la inalterabilidad, trazabilidad y transparencia; que permite ofrecer una visión única sincronizada de la información, agilizando y automatizando el proceso de verificación de la información y eliminando errores humanos [1].

Limitaciones del blockchain

Sin embargo, cabe destacar que los protocolos utilizados para validar transacciones en el blockchain requieren de un tiempo variable y relativamente extenso para ser completado, que va de minutos a horas, dependiendo de los picos de carga. Es decir, en el caso de aplicaciones que requieran una baja latencia, son generalmente mejores los sistemas centralizados.

Por otro lado, si es necesario intercambiar mucha información en las transacciones, blockchain es también una solución más costosa respecto a los sistemas centralizados, puesto que los datos tienen que ser replicados y validados por múltiples nodos de la red, aumentado las necesidades de almacenamiento y procesamiento, así como el consumo energético.

Aplicaciones del blockchain

El boom mediático de los últimos años ha creado la falsa percepción de que el blockchain va a terminar por completo con todos los sistemas centralizados y con los intermediarios tradicionales –bancos, emisores de medios de pago, notarios, etc.–. Sin embargo, ambos sistemas se complementarán, ya que como hemos visto, también hay limitaciones técnicas inherentes al blockchain. También es necesaria la adaptación del complejo marco regulatorio que realmente será específico a cada caso de uso, industria y país donde se aplique. Con el tiempo, será necesaria la interoperabilidad entre distintos tipos de blockchain.

El blockchain tendrá un importante papel en las transferencias de dinero internacionales, reduciendo sensiblemente los intermediarios involucrados y sus comisiones. También tendrá un rol destacado en el mercado de capitales e inversión (acciones, bonos, derivados, etc.), productos de crédito, productos de ahorro, contabilidad y auditoría de transacciones financieras, etc.

Los bancos, aseguradoras, notarías, etc., podrían trabajar con contratos inteligentes, personalizándolos más al perfil concreto de cliente, agilizando los trámites y reduciendo sus costes. Por ejemplo, si se detecta el fallecimiento de una persona, automáticamente las propiedades quedan repartidas y asignadas entre los herederos, e incluso se podría llegar a automatizar el cambio de propiedad en el registro y el pago de impuestos.

El sector público también puede beneficiarse mucho del blockchain, permitiendo una importante reducción de costes y un mejor servicio a ciudadanos y empresas. Entre las aplicaciones está el registro de títulos de la propiedad, el control de subvenciones, el voto electrónico, los registros sanitarios, la gestión de licencias, etc.

El blockchain puede aportar mejoras a la industria del entretenimiento y medios, por ejemplo, pueden lanzar servicios para manejar más eficientemente las licencias y los pagos de royalties o mejorar las medidas de audiencia y detectar y combatir el fraude. En las industrias que tienen procesos de fabricación y distribución, hay beneficios por la mejora de la transparencia en toda la cadena de suministro, gestionando mejor la información relacionada con el origen del producto, precio y ubicación, además de la gestión logística y del transporte. Estas mejoras ayudarán a optimizar las cantidades de unidades y su disponibilidad en tiendas.

También es una tecnología muy prometedora para luchar contra la falsificación de productos y marcas. El blockchain puede también jugar un rol importante en el sector de las telecomunicaciones, en aspectos como la detección de fraude, la gestión de identidad, la autenticación y gestión de la seguridad en IoT, etc.

Bibliografía y referencias

  1. "Blockchain Basics. A Non-Technical Introduction in 25 Steps". Daniel Drescher. Apress, 2017.
  2. "Domine las redes P2P (Peer To Peer)". Ramón Jesús Millán Tejedor. Creaciones Copyright, 2006.
  3. "Mastering Bitcoin: Unlocking Digital Cryptocurrencies". Andreas M. Antonopoulos. O’Reilly, segunda edición, 2017.
  4. "Monetary policy in the digital age. Crypto assets may one day reduce demand for central bank money". Dong He, Finance & Development, Junio 2018.
  5. "Blockchain for dummies". Tiana Laurence, John Wiley & Sons, 2017. (enlace)
  6. "OECD Blockchain Primer". OCDE (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos), 2018. (enlace)
  7. "Exploración de las tecnologías blockchain desde el punto de vista de la ciberseguridad y privacidad". Javier Areitio Bertolín. Conectrónica, nº 212, GM2 Publicaciones Técnicas, 2018.
  8. "How Does a Blockchain Work – Simply". Xavier Savjee, Vídeo de YouTube, 2017.

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