¿Cómo se forma una blockchain y de qué está compuesto un bloque?
Estructura general de blockchain
Blockchain es una cadena secuencial de bloques, en la que cada bloque contiene un conjunto de datos y está vinculado al bloque anterior mediante mecanismos criptográficos. Esta estructura garantiza la integridad y la coherencia de los datos en todo el registro.
La incorporación de nuevos bloques se produce de forma estrictamente secuencial, lo que permite determinar sin ambigüedad el orden de todos los registros e impide la modificación inadvertida de datos del pasado.
¿Qué es un bloque?
Un bloque es la unidad estructural básica de una blockchain. Sirve como contenedor para almacenar datos e incluye tanto información de usuario como elementos de servicio necesarios para el funcionamiento de la red.
Cada bloque se forma conforme a reglas predefinidas que dependen de la blockchain concreta y del mecanismo de consenso utilizado.
Elementos principales de un bloque
Un bloque típico de blockchain incluye los siguientes componentes:
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Datos (payload)
Por lo general, se trata de transacciones u otros registros que deben quedar fijados en el registro distribuido. -
Raíz de Merkle (Merkle Root)
Un hash que representa un valor resumen cifrado de todas las transacciones incluidas en el bloque. -
Hash del bloque anterior
Un valor criptográfico que identifica de forma única el bloque anterior de la cadena y garantiza la conexión entre los bloques. -
Información de servicio
Puede incluir marca de tiempo, parámetros de consenso y otros datos técnicos adicionales. -
NONCE (en blockchains con Proof-of-Work)
Un número especial que los mineros ajustan para encontrar un hash válido del bloque.
El conjunto de estos elementos se utiliza como datos de entrada para calcular el hash propio del bloque. El proceso de hash se describe con más detalle en el apartado 1.3.
El papel del NONCE y la formación del hash del bloque
En blockchains que utilizan el mecanismo Proof-of-Work, en el proceso de creación del bloque participa el parámetro NONCE (Number Used Once — número utilizado una sola vez).
Los mineros prueban distintos valores de NONCE, combinándolos con el hash de las transacciones y el hash del bloque anterior, hasta encontrar un hash del bloque que cumpla la condición de dificultad establecida. Una vez hallado el valor correcto, el bloque se considera validado y se añade a la blockchain.
En blockchains públicas, este proceso va acompañado de una recompensa económica en forma de criptomoneda. En blockchains privadas o especializadas, tanto el mecanismo de búsqueda del NONCE como el sistema de recompensas pueden no existir.
Árbol de Merkle (Merkle Tree)
Para almacenar y verificar eficientemente una gran cantidad de transacciones dentro de un bloque se utiliza una estructura de datos llamada árbol de Merkle.
El proceso de formación de la raíz de Merkle incluye las siguientes etapas:
- Para cada transacción se calcula su hash a partir de los datos de entrada (direcciones, importe, tiempo, etc.).
- Los hashes de las transacciones se agrupan de dos en dos y el resultado de su combinación se vuelve a hashear.
- Los hashes obtenidos se agrupan y se hashean en el siguiente nivel.
- El proceso se repite hasta que queda un solo hash: la raíz de Merkle.
El árbol de Merkle tiene una estructura binaria. Si el número de transacciones es impar, el último hash se duplica para permitir la construcción correcta del árbol.
La raíz de Merkle se incluye en el bloque y participa en la formación de su hash final. Como resultado, cualquier cambio en una transacción altera la raíz de Merkle, luego el hash del bloque y después el de todos los bloques posteriores de la cadena.
Limitaciones del tamaño del bloque y capacidad de procesamiento
En muchas blockchains, el tamaño del bloque es limitado. Esto influye directamente en la cantidad de transacciones que pueden incluirse en un bloque y, en consecuencia, en la capacidad de procesamiento de la red. La capacidad de una blockchain suele medirse en transacciones por segundo (TPS) y depende de varios parámetros:
- El tamaño del bloque, es decir, cuántas transacciones pueden incluirse en él.
- La velocidad de creación de bloques: cuántos bloques se crean por unidad de tiempo.
La capacidad de procesamiento de Bitcoin en la actualidad es de alrededor de 6-7 transacciones por segundo, lo que se convirtió en una de las razones del desarrollo de soluciones de segunda capa. Al mismo tiempo, existen soluciones experimentales más modernas con una capacidad declarada de hasta 10 mil transacciones por segundo, como Monad.
Breve conclusión
Blockchain se forma como una cadena secuencial de bloques, en la que:
- cada bloque contiene datos y una referencia criptográfica al bloque anterior,
- el hash garantiza la integridad y la protección frente a manipulaciones,
- el árbol de Merkle permite agregar y verificar transacciones de forma eficiente,
- modificar datos del pasado es imposible sin romper toda la cadena.
Comprender la estructura de un bloque y los mecanismos de su formación es la base para estudiar posteriormente el consenso, la seguridad y los incentivos económicos en blockchain.