El ajuste automático de la dificultad

Como se ve, Bitcoin nace de una idea genial, es el resultado de décadas de estudios e investigaciones culminadas con la intuición de Satoshi Nakamoto en 2008. Lo curioso es que, en realidad, casi todas las tecnologías que componen Bitcoin ya existían en el momento de su concepción, algunas incluso desde finales de los años 70, como la firma digital. Por lo tanto, podríamos afirmar que la extraordinaria intuición de su fundador anónimo se refirió, sobre todo, a un trabajo de ensamblaje de tecnologías ya existentes y disponibles, pero hasta entonces desconectadas e independientes entre sí.

Excepto por algunas novedades, entre estas, además de la time-chain (o blockchain), también se encuentra el ajuste automático de la dificultad del problema relacionado con la actividad de minería. Antes de Satoshi, nadie lo había pensado.
¿Qué se entiende exactamente? Una vez más, recurramos a una analogía.
Imaginemos que la prueba de trabajo consiste en lanzar flechas hacia el centro de una diana circular, las flechas son disparadas a mano por cada participante y cada uno de ellos logra lanzar solamente una a la vez, digamos una cada segundo.
Poco después del nacimiento de Bitcoin había pocos tiradores de flechas, el fenómeno era conocido sólo dentro de un pequeño círculo de activistas y desarrolladores (los cypherpunk). La diana era muy grande y colocada cerca de la posición de tiro, por lo que la dificultad para acertar fuera era bastante baja: lanzando una flecha cada segundo, había una probabilidad de que aproximadamente cada diez minutos alguien lograra acertar y ganar la competencia antes que los demás.
Ahora supongamos que otros participantes entran en esta competencia y comienzan a lanzar flechas también, ¿qué pasaría en poco tiempo? Al haber muchos más tiradores, estadísticamente el tiempo necesario para acertar se reduciría muy por debajo de los diez minutos en promedio. Y si otros más se unieran y lanzaran flechas al mismo ritmo, ¡podrían pasar sólo unos pocos segundos antes de tener un ganador! Sin embargo, para que la competencia sea atractiva necesitamos mantener un tiempo medio constante de unos diez minutos antes de que haya un ganador, ¿cómo podemos hacer esto?

Aquí es donde llega la novedad propuesta por Satoshi Nakamoto: para compensar la entrada de nuevos participantes en la competición, podemos pensar en modificar el coeficiente de dificultad para acertar, por ejemplo, reduciendo el tamaño de la diana y alejándola de la posición de tiro. En este caso, estamos hablando del ajuste de la dificultad (difficulty adjustment).
Cuanto más participantes se sumen a la competencia, más pequeño se volverá el centro del objetivo y se alejará cada vez más de la posición de tiro. Lo contrario también es cierto: si algunos participantes se retiran de la competencia, el objetivo aumentará de tamaño y se acercará nuevamente a los tiradores. De esta manera, es posible garantizar que, independientemente del número de tiradores presentes en la competencia, el tiempo promedio necesario para acertar sea siempre de aproximadamente diez minutos.

Este es un punto fundamental del protocolo: cada bloque de la blockchain debe resolverse en promedio cada diez minutos (pronto comprenderemos la importancia de esto). Sin embargo, no podemos saber de antemano cuántos mineros participarán en la competencia, como sabemos, la actividad de minería es libre y abierta a cualquier voluntario.
De hecho, al igual que con los tiradores, cuanto más mineros hay en la red, menos tiempo tardarán en resolver un bloque y, por el contrario, si muchos mineros se retiraran de la competencia, reduciendo la cantidad de recursos computacionales dedicados a la actividad de minería, inevitablemente se necesitaría más de diez minutos para encontrar una solución.

Particularmente, el protocolo Bitcoin establece que:

– El espacio disponible en un bloque es de un máximo de 1 megabyte.

– El tiempo promedio de resolución de un bloque de transacciones se establece en diez minutos. Esto significa que cada aproximadamente diez minutos en promedio, se agrega un nuevo bloque a la blockchain.

– La actividad de minería consiste en aplicar continuamente la función hash a partir de los datos de un bloque de transacciones hasta encontrar, por ensayo y error, un hash resultante «particular» que esté por debajo de un parámetro determinado (difficulty).

– La regulación de la dificultad está directamente relacionada con la potencia total de minería estimada (total hash rate).

– Para garantizar la dificultad adecuada para mantener el promedio de diez minutos, el protocolo establece que, aproximadamente cada dos semanas (exactamente cada 2016 bloques), la dificultad se ajusta automáticamente según lo registrado en las dos semanas anteriores: si aumenta la potencia total de cálculo detectada, la dificultad aumenta; si el hash power detectado disminuye, entonces el problema se simplifica.

En otras palabras, la dificultad es un parámetro que mide qué tan difícil es encontrar la solución de un bloque. Una dificultad alta se traduce en una mayor potencia de cálculo necesaria para extraer el mismo número de bloques en el mismo período de tiempo, en cambio, una baja dificultad se se traduce en una menor potencia de cálculo necesaria.
En definitiva, esto permite obtener el siguiente resultado fundamental dentro del ecosistema: la potencia de cálculo (hash power) que los mineros ponen a disposición de la red tiene un impacto insignificante en el tiempo que se tarda en resolver un bloque.

Que miles y miles de mineros de todo el mundo se dediquen a la minería, o que esta sea llevada a cabo por sólo un puñado de voluntarios, poco importa, la red lo toma en cuenta y se adapta automáticamente ajustando la dificultad para mantener siempre un tiempo promedio de diez minutos para resolver un bloque de transacciones.
Si aún no está clara la importancia de este aspecto, no te preocupes, aún faltan algunas piezas para completar el cuadro. Todavía debemos ilustrar lo que el protocolo establece en términos de política monetaria.