JOURNAL BOLIVIANO DE CIENCIAS – Vol. 20 – Número 55
ISSN Digital: 2075-8944 ISSN Impreso: 2075-8936
88
Citar como: Ramos Pacheco,
R. B., Crespo Vargas, J., &
Carrillo Mendoza, A. Bitcoin:
Un Análisis Histórico antes
del Cuarto Halving.88-101
Journal Boliviano De
Ciencias, 20(55). https://
doi.org/10.52428/20758944.
v20i55.1145
Revisado: 15/03/2024
Aceptado: 05/06/2024
Publicado: 30/06/2024
Declaración: Derechos de
autor 2024 Ramos Pacheco,
R. B., Crespo Vargas, J.,
& Carrillo Mendoza. Esta
obra está bajo una licencia
internacional Creative
Commons Atribución 4.0.
Los autores/as declaran no tener
en la publicación de este
documento.
Artículo de Investigación
Bitcoin: Un Análisis Histórico antes del Cuarto Halving
“Bitcoin: A Historical Analysis before the Fourth Halving”
Juan Crespo Vargas Richard Brandon Ramos Pacheco Alfredo
Carrillo Mendoza
. Fellow Researcher - La Paz-Bolivia-jp.cr3spo@pm.me
.Estudiante de Pregrado. Universidad Mayor de San Andrés- La Paz-Bolivia-brarm444@gmail.com
. Fellow Researcher - La Paz-Bolivia- acarrillom@proton.me
RESUMEN
Desde sus inicios en 2008, Bitcoin ha experimentado una evolución notable en
su red, convirtiéndose en una competencia de minería cada vez más intensa. Este
artículo analiza el comportamiento de la red a través de la información extraída
de los bloques de Bitcoin, obtenida por un nodo conectado a la red, antes de que
ocurra el cuarto Halving y la recompensa por el minado de bloques se reduzca
a la mitad.
El análisis de los datos revela cómo la creciente popularidad de Bitcoin ha
generado un aumento en el tamaño de los bloques, pasando de pesar menos de 1
MB por bloque a los 4 MB permitidos por la red. Además, la implementación de
generar nuevos bloques, alcanzando máximos de hasta 5x1013 T hashes.
transacciones que contiene cada bloque, revelando una tendencia a tener bloques
con un número similar de transacciones.
Además, se han examinado los tiempos de llegada de los bloques, revelando
anomalías temporales en su llegada desde el primer halving, y disminuyendo el
número de anomalías a medida que la red evoluciona.
Palabras clave: Halving, Hashrate, Blockchain, Criptografía, Descentralización,
Protocolo de consenso.
ABSTRACT
Since its inception in 2008, Bitcoin has experienced a notable evolution in its
network, becoming an increasingly intense mining competition. This article
analyzes the network’s behavior through information extracted from Bitcoin
blocks, obtained by a node connected to the network, before the fourth halving
occurs and block mining rewards are halved.
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The data analysis reveals how Bitcoin’s growing popularity has led to an increase
in block size, from weighing less than 1 MB per block to the 4 MB allowed by
to $5x10^13$ T hashes.
Blocks were also studied by categorizing them according to the number of
transactions each block contains, revealing a trend towards blocks with a similar
number of transactions.
Furthermore, block arrival times were examined, revealing temporal anomalies in
network evolves.
Keywords: Halving, Hash rate, Blockchain, Cryptography, Decentralization,
Consensus protocol.
1. INTRODUCCIÓN
Bitcoin es el nombre de la primera solución tecnológica descentralizada en la
historia de la humanidad. Se compone de computadoras que corren un software
desarrollado bajo el paradigma FOSS (Free and y Open Source Software), llamado
«cliente Bitcoin-Core», disponible en distintos sistemas operativos (Windows,
Linux y Mac) con requisitos mínimos de hardware capaz de correr desde un
Raspberry en adelante. Se denomina descentralizado pues la red no tiene ni un solo
prioridad en la validación de información en la red.
La palabra ‘Bitcoin’ se registra por primera vez el 18 de agosto de 2008 al reservarse
el dominio de Internet “www.bitcoin.org”. Días después se detalla su propuesta de
funcionamiento en un White Paper publicado en Internet bajo el pseudónimo de
‘Satoshi Nakamoto’, en un foro de discusión sobre criptografía el 31 de octubre de
2008 con el título “Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System”.
Bitcoin tiene una raíz etimológica compuesta por dos palabras: “bit” que es la
unidad mínima de información digital y “coin” una palabra en inglés para referirse
a «moneda» que es un medio de intercambio indirecto de bienes económicos.
Bitcoin busca crear un sistema económico nuevo cuyo título del artículo expresa
precisamente, traduciendo al español: «Efectivo electrónico transmitido de punto
a punto». No se propuso para ser el primer dinero digital (en 2008 la banca digital
ya existía) sino ser el primer sistema monetario digital que tenga propiedades que
se comparen al dinero en efectivo, como ser: la portabilidad, la privacidad más
de autenticidad (sellos acuñados en monedas o marcas de seguridad en billetes),
la disposición (liquidez), etc; pero principalmente, destacamos una propiedad que
permiso’ de ningún punto o actor en la red para efectuar una transacción.
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Esta característica
etc) en cualquier momento. Esta propiedad y sus efectos surgen al mantener un
consenso sobre los ‘estados’ denominados UTXOs de la red. Esta información
común y compartida por toda la red se almacena en una base de datos llamada
Blockchain. Se divide en trozos ‘encadenados’ uno tras otro en bloques de
información del tamaño de 1 MB. Cada bloque nuevo actualiza estos ‘estados’
aportando nueva información compartida por toda la red.
Esta nueva actualización de estados es común en toda la red mediante el protocolo
de consenso. Al tener todos los participantes el mismo rango en la red ninguno tiene
el poder de imponer su historial e independientemente de si hay un participante
malicioso todo el conjunto debe mantener la misma información. Este problema
es conocido al estudiar la información en sistemas distribuidos como ‘El problema
de los generales bizantinos’ \cite{bizantinos}. Bitcoin hace uso de un protocolo
de consenso de red llamado Proof of Work o Prueba de Trabajo que consiste en
la necesidad de reunir una cantidad de trabajo en el mundo físico (en forma de
energía eléctrica) para producir un nuevo estado de información digital común en
el ciberespacio. Esta prueba de trabajo que se solicita es variable y depende del
tamaño y poder computacional de toda la red. La energía eléctrica necesaria para
el cambio de estados UTXO es un respaldo de seguridad para la inmutabilidad
de la información compartida en el ciberespacio. La información que contiene el
blockchain es computada por toda la red. Es por esta razón que la red Bitcoin
se compara a una sola máquina universal de estados Turing completo de escala
mediante cómputo y mantenerlo inmutable en la red. Antonopoulos, A. M., &
Harding, D. A. (2023).
En la siguiente sección explicamos cómo funciona internamente el sistema rígido y
predecible de reglas que expresa el código fuente de Bitcoin-Core. Para la sección
exponemos los resultados.
2.METODOLOGÍA
2.1 Diseño de la red
Bitcoin se diseñó bajo un cierto esquema de principios e incentivos que mantienen
segura a la red. Mientras una sola entidad no contenga la mayoría del poder
computacional de la red, está es segura.
El funcionamiento sobre los incentivos está expresado en el código de Bitcoin
Core, cuyo punto fuerte es la limitación de la red para emitir un activo que funge
para los intercambios de la red: ‘bitcoin’. Cabe notar que la diferencia en la
nomenclatura radica en el uso de la mayúscula para diferenciar la red Bitcoin del
activo subyacente de esta, bitcoin. Este activo es conocido como ‘real e intangible’
en el sentido que no tiene un carácter contractual (no tiene una obligación de pago
ni derecho de cobro) y que al ser digital no guarda relación física en nuestro medio
ambiente físico (tierra, agua y aire) pero tiene una existencia irreproducible en un
nuevo ámbito de interacción humana: el ciberespacio.
privada al hacerla absoluta. Esta propiedad es inexistente en el campo físico pues
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cualquier recurso puede ser tomado por la fuerza o su proyección, sin embargo,
bitcoin se puede considerar con un landing digital que no puede ser violado de
ninguna manera por ningún tipo de fuerza o proyección de poder, al fundamentar
su seguridad digital en la producción de energía eléctrica (medida en Julios) del
mundo físico. Se necesita de una cantidad colosal de energía eléctrica para generar
el cambio en un bloque de la red. Nakamoto, S. (2008).
El sistema de incentivos que mantiene la seguridad de la red toma como punto
y calculable en todo momento siendo cercano a los 21 millones de unidades en
total. Esto lo logra mediante código de computadora que no puede cambiar por
algún actor de red pues implicaría que todos (el 100% de la red) la asumieran
voluntariamente.
La regla de emisión de Bitcoin se da mediante el siguiente esquema:
1. Cada bloque generado por cualquier componente de la red debe demostrar una
cantidad de trabajo computacional (que consume energía eléctrica).
2. Como recompensa al gasto de energía el sistema entrega un incentivo de nuevo
bitcoin, que inicia en 50 btc.
3. Cada 210.000 bloques este incentivo se ajusta reduciéndose a la mitad. Cada
bitcoin puede ser dividido en partes más pequeñas hasta un factor de 100 millones,
unidad que se denomina satoshis o sats. Este evento donde la emisión se reduce a
la mitad se denomina HALVING.
4. La división a la mitad del incentivo se detiene cuando llega a la 100 millonésima
parte (o lo que es 1 sat), terminando la emisión de nuevos bitcoins en la red.
5. La salida temporal de nuevos bloques es altamente variable con un valor esperado
de 10 minutos. Si se hace una cuenta rápida cada 210 mil bloques representa cerca
de 4 años.
6. Una cuenta rápida muestra que todo el bitcoin existente se emitirá hasta el
año 2140. Luego de esto
únicamente la comisión que los usuarios decidan dar al productor, recirculando la
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Figure 1 Cantidad de BTC minados. - El punto antes del cuarto Halving es la fecha
de la última actualización de la base de datos en diciembre de 2023. La red empezó
en 50 BTC por minado de Bloque en 2009. Fuente: Elaboración propia 2024
2.2 Como se pensó la red
el número de cuentas se pensó para que cualquiera pueda tener una cuenta pensan-
do solo en un número de 256 cifras binarias (uno o cero), equivalente a un número
de 77 cifras, a este número le vamos a llamar contraseña privada, la cantidad máxi-
ma de números posibles con 256 ceros y unos es:
Nmax representa el límite superior de cuentas posibles y es tan inmenso que incluso
si alguien creara 10 cuentas por segundo, llevaría más de un siglo para agotar todas
las posibles cuentas. Debido a la extraordinaria magnitud de este número, si una
persona eligiera un número al azar, la probabilidad de que otra persona elija el
mismo es extremadamente remota, casi inexistente.
Tras elegir un número este pasa a ser transformado mediante la criptografía de cur-
va elíptica por sus siglas en inglés (ECC), la curva que se usa en la red bitcoin es
en bits del campo primo p, el término k 1 indica que es la primera curva de este
corresponde a la ecuación:
2256- 1 =
Nmax
y 2=x 3+7(mod p)
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Donde la operación mod(p) garantiza que todos los cálculos se realizan dentro de
-
zar operaciones aritméticas básicas, p es un número primo grande.
Figura 2 Curva elíptica y2 = X3
mod p. Fuente :Elaboración propia 2024
El número que nosotros elegimos como clave privada se multiplica por un núme-
ro generador G(x,y), y se procede a calcular su suma de la siguiente manera, si
nosotros elegimos el número n, este se calcula como n*G como la suma de G así
mismo n-veces. El número generador en base hexadecimal y en base decimal que
se utiliza es:
G =
BE667EF9DCBBAC55A06295CE870B07029BFCDB2DCE28D959F2815B16F81798,
0x483ADA7726A3C4655DA4FBFC0E1108A8FD17B448A68554199C47D08FFB10D4B8).
que en base decimal es:
G = (5506626302227734366957871889516853432625
0603453777572733226205679730040724416,
3267051002075881697808308513050704318447
1273380659243275938904335757337482424).
Dicho algoritmo transforma un número en una salida que no se puede predecir y
además es irreversible, es decir no se pueden obtener las entradas (clave privada)
conociendo la salida y si nosotros solo tuviéramos acceso a esas salidas no
podríamos decir que número produce dicha salida.
Por último, necesitamos una dirección pública, la cual se puede obtener a través
del algoritmo SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256 bits), el cual es un algoritmo
es decir 64 caracteres a esta salidas se las denominan como Hash.Hankerson, D.,
Vanstone, S., & Menezes, A. (2004).
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Es importante distinguir entre estos dos conceptos en el contexto de Bitcoin: SHA-
256 es utilizado para operaciones Hash, mientras que la criptografía de curva
También, se debe entender cómo funcionan los nodos de la red, al igual que
cualquier persona puede crearse una clave privada y una dirección, cualquier
persona es capaz de conectar su nodo a la red, las acciones que este nodo puede
hacer dentro la red son:
Validación de bloques:
fondos no se gasten dos veces
Mantenimiento del libro mayor: Cada nodo mantiene una copia de la cadena de
bloques y esta información es pública.
Difusión de información: Los nodos transmiten nuevas transacciones y bloques
validados a otros nodos, esto mantiene la red actualizada.
Acceso a la red: Cada nodo permite interactuar con la red y consultar los estados
Output), que representan la parte no gastada de una transacción, cada entrada de una
transacción se dirige a un UTXO y cada uno de estos tiene una cantidad de Bitcoin
asociada y se puede usar en una nueva transacción, estos UTXO’s son esenciales
transacción apunten a un UTXO válido y que la cantidad de Bitcoin gastada no
exceda los UTXO de entrada, de esta manera se garantiza que no se puedan crear
Bitcoin de la nada y que estos no se gasten dos veces.
Participación en la minería:
minería de Bitcoin, estos nodos se conocen como mineros, esto implica competir
para agregar nuevos bloques a la cadena, para lograr esto deben resolver pruebas
de Hash y de tener éxito se obtiene una recompensa en forma de monedas digitales
Bitcoin.
2.3 Participación en la minería
nodos se conocen como mineros, esto implica competir para agregar nuevos
bloques a la cadena, para lograr esto deben resolver pruebas de Hash y de tener
éxito se obtiene una recompensa en forma de monedas digitales Bitcoin.
2.3.1 Nodos congurados como mineros
Los nodos reciben múltiples solicitudes de transacciones, las cuales, después de
ser validadas por los nodos, se almacenan en una memoria temporal y pública
decide crear un nuevo bloque selecciona ciertas transacciones de esta memoria
generalmente priorizando aquellas que ofrecen una comisión más alta. A esta
comisión se le denomina “fee de transacción”, donde “fee” es un término en inglés
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Posteriormente, se procede a la resolución de las pruebas de Hash que se realizan
impone la red y consiste en que el Hash que se saque al siguiente bloque debe
comenzar por una cantidad de ceros impuesta por la red, para poder crear un Hash
que tenga la cantidad de ceros impuesta por la red se debe agregar al encabezado
inglés (number used once), este valor se va cambiando en el bloque a medida
que se le saca el Hash una y otra vez hasta que produzca un Hash que cumpla
el número de ceros de la red, puede darse el caso de que al pasar por todos los
valores posibles del nonce 232-1, no se produzca ningún Hash con la cantidad de
ceros necesarios, en ese caso el minero saca algunas transacciones de su bloque
y adhiere otras de la memoria mempool y comienza nuevamente a realizar las
pruebas de Hash. En caso de que éste logre crear un bloque que cumpla con la
además se obtendrá una recompensa por el minado de este bloque, la recompensa
se llama Coinbase y el minero agrega estas monedas recompensa del Coinbase a
una dirección (generalmente la dirección del minero), posteriormente este nuevo
Puede darse el caso que dos nodos en distintas partes del mundo logren crear un
bloque válido para la red, en ese caso se sigue la regla de la cadena más larga y el
bloque que se queda en la red será el bloque que logre ser validado por más nodos,
y la red se quedará con el bloque sobre el que se escriba otro bloque válido.
Visto de esta manera es erróneo pensar en la prueba de Hash como trabajo realizado
problema, pues la manera en la que se crean los nuevos bloques en la cadena está
fuertemente ligado al azar, es decir tener más poder computacional te asegura
realizar más Hashes por segundo pero no te garantiza el minado del bloque y al no
ser poder de cálculo su coste es netamente el precio de la energía.
manera que se trate de tener un promedio en el tiempo de llegada entre bloques
de 10 minutos este ajuste ocurre cada 2016 bloques que corresponde a 14 días
aproximadamente. Antonopoulos, A. M., & Harding, D. A. (2023).
3. RESULTADOS
3.1 Análisis de la red
Para realizar un análisis histórico de la red, se tuvo acceso a un nodo dentro de la
red y mediante este, se obtuvieron los datos de los bloques de la red.
cada transacción hecha desde el inicio de la red, para tal tarea cada bloque debe
Prueba de Trabajo (PoW):
bloque produzca un hash que cumpla con ciertas condiciones establecidas por la
Para que un bloque sea considerado válido, el hash producido debe ser inferior a un
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Transacciones válidas: Al validar las transacciones, se comprueba que cada
transacciones no estén duplicadas ni violen ninguna regla de consenso de la red.
Estructura del bloque:
del bloque esté dentro de los límites establecidos, que los campos del bloque estén
completos y sean válidos, como el timestamp, el número de versión, el merkle root,
entre otros.
Referencias a bloques anteriores: Cada bloque en la cadena de bloques de Bitcoin
hace referencia al bloque anterior mediante su hash, al validar un nuevo bloque, se
anterior coincida con el hash almacenado en el nuevo bloque.
Esto asegura la integridad de la cadena de bloques y garantiza que ningún bloque
Figura 3. Tamaño en bits de cada bloque. Fuente: Elaboración propia 2024.
El tamaño en Bits por bloque desde el inicio de la red hasta el presente. - El día de
ese tiempo valuados en 41 dólares. - Segwit activate fue el día en que se hizo el
Segregated Witness que fue una implementación de un soft fork (un cambio leve) a
conllevo a una especie de guerra civil entre los nodos que querían actualizar y
aceptar esta implementación y los que no lo que llevó a la creación de Bitcoin Cash
como otra moneda y como una nueva red.
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Ordinals BRC-20 fue la implementación de una idea, ya que las transacciones
permiten almacenar información dentro de su Scritp Sig que es la parte de la
del UTXO, es posible usar este pequeño espacio para guardar información, entre
los usos que le dieron están el guardar frases, pequeños poemas e incluso la
incremento en el tamaño de los bloques.
2024
máximo histórico fue de 57,32 T hasta el 3 de octubre de 2023, además que la caída
del tamaño de los bloques pudo ser causado por la prohibición de China del minado
de criptomonedas esta acción fue llevada a cabo en agosto del 2021.
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Circuit) hace referencia a circuitos dedicados exclusivamente a la minería de
criptomonedas. Desde su implementación, la mejora de estos dispositivos ha estado
centrada en hacerlos más pequeños y mejorar su rendimiento para que consuman
menos energía.
Figura 6. Análisis histórico del hashrate de la red. Elaboración propia 2024
Hashrate es la cantidad de intentos que se llevaron a cabo para crear un hash que
mide en términos de hashes o intentos de hash por bloque) y el chainwork (cantidad
de esfuerzo computacional empleado en la creación de los bloques dentro la red).
Figura 7. Evolución del número de transacciones de la red. Elaboración propia
2024
Evolución del número de transacciones de cada bloque desde el inicio de la red-
Se debe notar que el máximo histórico sucedió en el segundo Halving la cantidad
máxima de transacciones que puede tener un bloque está condicionado a 1 MB de
información- Acumulado del número de transacciones.
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Figura 8. Número de Bloques contra número de transacciones en intervalos.
Elaboración propia 2024
Al inicio de la red los bloques se subían con una transacción perteneciente al
Halving.
Figura 9.Tiempo de llegada de cada bloque Azul, Diferencia de tiempo entre
el bloque y el siguiente. Elaboración propia 2024
Se debería esperar que los bloques lleguen con tiempos de llegada consecutivos
pero existen bloques que se subieron con tiempos de llegada anteriores al de la
red Naranja.-Estas anomalías temporales aparecen desde el primer Halving, pero
suceden con menos frecuencia al día de hoy y su diferencia de tiempo es demasiado
pequeña, su existencia puede estar ligada a momentos en que la red sufrió forks
o incluso se reportó que algunos bloques podían ser subidos a la red de manera
intencional con esta anomalía temporal.
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Figura 10 Análisis histórico del precio de Bitcoin en dólares y análisis histórico
del hashrate. Elaboración propia 2024
Análisis histórico del precio de Bitcoin en dólares: la red de Bitcoin no proporciona
datos sobre el precio de Bitcoin, debido a que el precio es externo a la red y se
es un factor crucial para determinar el precio, ya que un consumo excesivo de
energía puede hacer que la minería de Bitcoin deje de ser rentable.
4. CONCLUSIONES
Se observó un incremento en el tamaño de los bloques a partir de principios de
2023. El tamaño alcanzó su valor máximo y ha mantenido esta tendencia, lo que
sugiere un aumento en el número de transacciones. Este comportamiento podría
atribuirse a la aproximación del cuarto Halving de la red.
pero a partir de enero de 2021, se redujo considerablemente. Esta caída coincide
con la prohibición de la minería por parte de China en agosto de 2021. A pesar de
de 57.32 T.
Se realizó una estimación del número de intentos necesarios para cada bloque
El análisis del número de transacciones por bloque revela una tendencia hacia
bloques con un número similar de transacciones.
También se analizó el tiempo de llegada de los bloques a la red, observando
anomalías con bloques que tienen tiempos de llegada anteriores a sus predecesores.
Estas anomalías eran más frecuentes al inicio de la red, aún suceden pero ahora son
poco frecuentes y demasiado pequeñas.
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Por último, se presentó una comparación entre el precio de Bitcoin y el hash-rate,
Para futuras investigaciones, se pretende realizar un análisis de la información
contenida en los bloques para determinar el grado de centralización de la red.
5. REFERENCIAS
Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System.
Decentralized Business Review, Oct. 31, 1-6.
Hankerson, D., Vanstone, S., & Menezes, A. (2004). Elliptic Curve Arithmetic in
Guide to Elliptic Curve Cryptography. Springer New York, pp. 75-152.
Antonopoulos, A. M., & Harding, D. A. (2023). Mastering Bitcoin. Inc. O’Reilly
Media, 3 Nov 15-29,111-134.
