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Blockchain es un sistema de registro de igual a igual que permite a los pares realizar transacciones entre ellos sin ninguna autoridad centralizada. La red de igual a igual está completamente descentralizada. Para hacerla descentralizada, cada par lleva una copia del registro. El registro puede ser una copia completa o una copia mínima requerida para mantenerse conectado y funcional a la red.
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Para garantizar el consenso entre las transacciones, se utilizan métodos de consenso como Proof-of-Work (Prueba de trabajo), Proof-of-Stake (Prueba de participación) u otros. Además, cada transacción está completamente asegurada con la ayuda de algoritmos criptográficos avanzados. Claramente, todo el mecanismo de blockchain se utiliza para aprovechar la confianza, la inmutabilidad y la transparencia. La idea es todo lo contrario de la centralización.
En resumen, es una red con pares capaces de realizar transacciones sin ninguna autoridad centralizada. Esta idea simple está cambiando la forma en que funcionan las industrias.
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Por ejemplo, la atención médica ahora puede revolucionarse para almacenar los datos de los pacientes en la blockchain. De esta forma, los pacientes no tienen que llevar sus propios documentos, ya que todo se almacenará en la red y está a solo un clic de distancia. El paciente también puede compartir sus datos para investigar y ayudar a mejorar la investigación sobre muchas enfermedades críticas. Además, resuelve el problema de las drogas falsificadas, ayudando tanto a los pacientes como a las compañías farmacéuticas.
Ahora que tenemos una idea de blockchain, es hora de aprender sobre la arquitectura blockchain.
Los componentes clave de la arquitectura blockchain son los siguientes:
- Transacciones
- Bloques
- Minería
- Consenso
Además de los componentes generales, existen diferentes tipos de arquitecturas blockchain, que incluyen arquitectura blockchain pública, privada y de consorcio. Discutiremos esto después de pasar por los componentes clave a continuación.
Bloques
Una blockchain está compuesta de bloques. Los bloques se almacenan de forma lineal, donde el último bloque se adjunta al bloque anterior. Cada bloque contiene datos: la estructura de los datos almacenados dentro del bloque está determinada por el tipo de blockchain y cómo gestiona los datos.
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Podemos tomar el ejemplo de la blockchain de bitcoin. Un bloque en la blockchain de bitcoin contiene la información básica sobre una transacción, incluido el receptor, el remitente y la cantidad de bitcoin transferido.
Además, el primer bloque de cualquier blockchain se conoce como el bloque génesis. Solo el bloque génesis no tiene ningún bloque precedente.
En un bloque, hay información importante conocida como hash. El hash se usa para determinar la autenticidad de cualquier bloque y si se debe unir a la cadena actual o no. El hash es exclusivo de cada bloque y, por lo tanto, no puede ser replicado por ningún bloque malicioso. También es una puerta de entrada para comprender lo que incluye el bloque. Esto permite que el bloque proteja los contenidos. Por lo tanto, si alguien intenta cambiar la información dentro del bloque, el valor hash también cambiará, activando una advertencia para que otros bloques no lo acepten.
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La estructura de cada bloque se puede dividir en tres partes, incluidos los datos, el hash y el hash del bloque anterior.
De esta manera se crea toda la cadena.
Transacción
Una transacción tiene lugar dentro de la red cuando un par envía información a otro par. Es un elemento clave de cualquier blockchain, y sin ella, no habría ningún propósito de usar una transacción.
Una transacción consta de información, incluido el remitente, el receptor y el valor. Es similar a una transacción realizada en plataformas modernas de tarjetas de crédito. La única diferencia es que la transacción aquí se realiza sin una autoridad centralizada.
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Un ejemplo simple sería un usuario que envía bitcoin a otro usuario. La transacción inicia una blockchain de contrato acordado que cambia su estado. Como toda la blockchain es una red descentralizada, todos los nodos deben actualizarla. Cada nodo contiene una copia exacta del registro y, por lo tanto, se crea un estado de blockchain. Cualquier transacción individual puede iniciar un cambio de estado.
Un bloque, del cual discutimos anteriormente, contiene un montón de transacciones. Hay un límite en la cantidad de transacciones que puede contener un bloque. Depende del tamaño del bloque y de la transacción y también de cualquier límite imponente sobre la cantidad de transacciones que pueden permanecer en un bloque. La verificación de la transacción se realiza mediante nodos independientes basados en el método de consenso utilizado.
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Técnicamente, cada transacción puede tener una o más entradas y salidas. De esta manera, las transacciones están vinculadas para que pueda mantener una nota adecuada sobre los gastos realizados en la blockchain.
Minería y Blochain
La minería es una parte importante de una red blockchain. Bitcoin utiliza la minería debido al estado de Proof-of-Work (PoW). Claramente, la creación de bloques requiere un esfuerzo del mundo real, y es proporcionado por la minería. La minería se realiza a través del trabajo eléctrico o gastando unidades computacionales para resolver complejos acertijos matemáticos.
Los mineros son los responsables cuando se trata de operaciones mineras. Son nodos con el hardware necesario que participan en el proceso de minería. Requiere que resuelvan soluciones matemáticas complejas y troceen el bloque. También están incentivados por hacer el trabajo duro. Sin embargo, su pago depende de la dificultad de la minería y de su trabajo para validar un bloque.
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La minería solo se requiere en blockchains públicas.
Consenso
La última parte importante de la arquitectura blockchain es el consenso. Es el método mediante el cual se valida una transacción. Cada blockchain puede tener un método de consenso diferente adjunto. Por ejemplo, bitcoin utiliza Proof-of-Work (PoW), mientras que Ethereum usa Proof-of-Stake (PoS). También hay otros tipos de métodos de consenso que vamos a enumerar a continuación.
Un método de consenso es un conjunto de reglas. Debe ser seguido por todos en la red. Además, para imponer un método de consenso, los nodos deben participar. Sin la participación de ningún nodo, el método de consenso no se puede implementar. Esto también significa que mientras más nodos se unan para participar en el método de consenso, más fuerte es la red.
Bitcoin tiene una gran red y ofrece un gran incentivo para convertirse en minero. De hecho, también tiene una de las comunidades mineras más grandes que existen.
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Los mineros a veces también siguen su lealtad cuando se trata de expresar su punto. Por ejemplo, si se requiere un cambio en la blockchain, los mineros pueden decidir o intentar al menos protestar contra el cambio. Los mineros o los nodos que participan en el método de consenso también son capaces de secuestrar la red si más del 51% de ellos están controlados por una entidad. Este ataque se conoce como un ataque del 51% en el que más de la mitad de los nodos están controlados por una entidad. Pueden simular transacciones y también hacer posible el doble gasto.
Tipos de Arquitectura Blockchain
Ahora que hemos entendido los componentes principales de cualquier red blockchain, también deberíamos aprender sobre el tipo de arquitectura blockchain.
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Arquitectura de blockchain pública: en una arquitectura de blockchain pública, cualquiera puede participar en la red. La información pública de la transacción está disponible para todos. Sin embargo, esto no significa que los datos privados de una transacción ya no estén disponibles. Ejemplos de arquitectura de blockchain pública incluyen bitcoin, Litecoin y Ethereum.
Arquitectura de blockchain privada: cuando se trata de la arquitectura de blockchain privada, nadie puede acceder a blockchain. El administrador o el conjunto de nodos determinan quién puede unirse a la red.
Arquitectura de blockchain federada/de consorcio: el último tipo de arquitectura de blockchain es la arquitectura de blockchain federada/de consorcio. Combina las mejores características de blockchain públicas y privadas. También está muy controlada y es la más adecuada para blockchains empresariales.
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Si deseas aprender cómo funciona una blockchain en un proceso paso a paso, podemos verlo a continuación. Antes de comenzar, veamos los componentes clave de blockchain que incluyen lo siguiente:
- Nodo
- Bloque
- Transacción
- Cadena
- Consenso
- Mineros
Paso 1: en el primer paso, se solicita una transacción. La transacción puede ser transferir información o algún activo de valor monetario.
Paso 2: se crea un bloque para representar la transacción. Sin embargo, la transacción aún no está validada.
Paso 3: el bloque con la transacción ahora se envía a los nodos de la red. Si es una blockchain pública, se envía a cada nodo. Cada bloque consta de los datos, el hash del bloque anterior y el hash del bloque actual.
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Paso 4: Los nodos ahora comienzan a validarse de acuerdo con el método de consenso utilizado. En el caso de bitcoin, se utiliza la Proof-of-Work (PoW).
Paso 5: Después de una validación exitosa, el nodo ahora recibe una recompensa basada en su esfuerzo.
Paso 6: la transacción ahora está completa.
Conocer los métodos de consenso
Los métodos de consenso son una parte integral de cualquier tipo de blockchain. Determina cuán rápida, eficiente y asegura es una transacción. Por eso, en esta sección, veremos diferentes métodos de consenso.
En este momento, hay toneladas de métodos de consenso por ahí. Pero para simplificar la discusión, vamos a cubrir los cuatro más populares.
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- Proof-of-Work(PoW)
- Proof-of-Stake(PoS)
- Delegated Proof-of-Stake(DPoS)
- Practical Byzantine Fault Tolerance/Tolerancia práctica a fallas bizantinas (PBFT)
Proof-of-Work (PoW): es el primer método de consenso utilizado por una red blockchain. Fue introducido con bitcoin. En este método de consenso, hay mineros que son responsables de validar una transacción. Se necesita encontrar el hash de un nuevo bloque para poder agregarlo a la red. El que encuentra el primero es recompensado con otros. Requiere potencia computacional extrema y también tiene altos requisitos cuando se trata de hardware.
Proof-of-Stake (PoS): Proof-of-Stake es utilizada por la red blockchain de segunda generación, Ethereum. Tiene un enfoque completamente diferente, ya que no requiere un gran consumo de energía. Aquí las monedas son estacadas por los nodos. Ethereum tiene sus propios requisitos sobre cómo se deben apostar las monedas para que sean elegibles para participar en el algoritmo de consenso. Los nodos que tienen más monedas en juego tienen más posibilidades de ser recompensados. Esto también hace que la inversión de Proof-of-Stake sea considerable.
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Practical Byzantine Fault Tolerance (Tolerancia Práctica a Fallas Bizantinas): PBFT es una forma de resolver el problema de los generales bizantinos. Permite a los nodos decidir si aceptan o rechazan la información enviada. La parte mantiene un estado interno que se utiliza para ejecutar un cálculo en los mensajes nuevos. Si el cómputo de la parte funciona bien, entonces decide compartir la transacción con otras partes dentro de la misma red. El resultado final ha llegado cuando varias partes han realizado cálculos en él, y la decisión se basa en los resultados enviados por las partes. Como no todos los nodos son necesarios para el método de consenso, también tiene un requisito de baja tasa de hash. Sin embargo, para que tenga éxito, se requieren buenos nodos de confianza para trabajar juntos. PBFT se utiliza en proyectos populares, incluidos Ripple, Stellar e Hyperledger.
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Si deseas comenzar con el desarrollo de blockchain, primero debes comenzar con la programación. Es aconsejable aprender C++ primero, seguido de Python, JavaScript, Solidity y Go.
Cuando se trata de elegir la red blockchain, debes comenzar con Ethereum. Tiene una excelente comunidad, y seguramente te sentirás como en casa mientras la aprendes.
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