Qué hay en un bloque: cabecera, altura, tamaño y subsidio
Un bloque es una cabecera fija pequeña y un cuerpo de transacciones: los seis campos de la cabecera, de qué se calcula el hash y qué son altura y tamaño.
¿De qué está hecho un bloque?
Un bloque tiene dos partes, una cabecera y un cuerpo. La minería solo calcula el hash de la cabecera.
- El cuerpo contiene las transacciones. Puede ocupar unos cientos de bytes o varios megabytes, según lo activa que esté la cadena.
- La cabecera es un resumen fijo del bloque. En la mayoría de las cadenas ocupa exactamente 80 bytes.
- La minería calcula el hash de la cabecera y de nada más.
Ese último punto es el dato más útil de este artículo. Un minero prueba miles de millones de variaciones por segundo. No podría hacerlo si cada intento supusiera volver a calcular el hash de un bloque lleno de transacciones. Solo vuelve a calcular el hash de 80 bytes.
¿Cuáles son los seis campos de la cabecera?
La cabecera tiene seis campos. Cada uno está ahí por una razón, y dos de ellos hacen la mayor parte del trabajo.
- La versión.
- El hash del bloque anterior.
- La raíz de Merkle, un único hash que resume todas las transacciones.
- Una marca de tiempo.
- Los bits de dificultad.
- El nonce, un contador que el minero puede cambiar.
El hash del bloque anterior es lo que la convierte en una cadena. Cada cabecera nombra al bloque anterior. Reescribir un bloque antiguo cambiaría su hash. Eso rompería la cabecera siguiente, y la siguiente, hasta la punta. Este único campo es todo el argumento de seguridad de la prueba de trabajo.
La raíz de Merkle resume todas las transacciones del cuerpo. Cambia una transacción, aunque sea en un solo byte, y la raíz de Merkle cambia. Entonces cambia la cabecera, y todos los hashes probados hasta ese momento dejan de valer. Así es como 80 bytes pueden representar con honestidad un bloque de cualquier tamaño.
Los bits de dificultad son el objetivo por debajo del cual tiene que quedar el hash, en forma compacta. La marca de tiempo indica más o menos cuándo se creó el bloque, y puede ser aproximada. El nonce es el campo que el minero puede cambiar libremente. Esa libertad es lo que hace posible la búsqueda.
¿Qué pasa cuando se agota el nonce?
El nonce es un contador pequeño. Un minero moderno agota todos los valores que puede contener casi al instante. No es un callejón sin salida. El nonce es solo lo más fácil de cambiar, nunca lo único.
Cuando se agota, el minero cambia otra cosa que alimenta la cabecera.
- La marca de tiempo puede avanzar.
- La transacción coinbase (la primera transacción del bloque, explicada más abajo) puede alterarse ligeramente. Eso cambia la raíz de Merkle, lo que da una cabecera totalmente nueva en la que buscar.
En un pool, para eso sirve el extranonce. El pool da a cada minero un punto de partida distinto. Así nunca hay dos mineros moliendo los mismos números.
¿Qué es la altura del bloque?
La altura del bloque es cuántos bloques hubo antes de un bloque determinado. El bloque génesis, el primero de todos, tiene altura cero. El siguiente tiene altura uno, y así sucesivamente. Es el número que aparece junto a cada entrada en la página de bloques del pool y en cualquier explorador.
En realidad la altura no se guarda en la cabecera. Sale de la posición del bloque en la cadena.
En la mayoría de las cadenas modernas, la altura también se escribe en la transacción coinbase. Esa regla se añadió más tarde, para que dos bloques a alturas distintas nunca puedan ser idénticos byte a byte. Aun así, la respuesta de referencia sobre la altura de un bloque es su posición.
La altura es también la forma natural de contar confirmaciones. Una transacción enterrada a seis bloques de profundidad está en un bloque seis por debajo de la punta. Cada bloque adicional hace que reescribirla sea más caro.
¿Qué mide el tamaño del bloque?
El tamaño del bloque es básicamente el tamaño del cuerpo. La cabecera es insignificante a su lado. Un límite de tamaño de bloque trata de cuántas transacciones caben, no de la cabecera.
Un bloque lleno y un bloque vacío requieren exactamente el mismo trabajo de minería. La dificultad decide lo difícil que es encontrar un bloque. El tamaño decide cuánto lleva el bloque. No tienen relación entre sí, y confundirlos causa muchas intuiciones equivocadas sobre las comisiones.
El tamaño sí afecta al mercado de comisiones. Cuando hay más transacciones queriendo entrar de las que caben, entran primero las que ofrecen comisiones más altas. El total de comisiones del bloque sube, y eso va directamente a lo que paga el bloque.
¿Qué es la transacción coinbase?
La primera transacción de cada bloque es especial. No tiene remitente. Crea monedas de la nada y se las paga a quien hizo el bloque.
Se llama transacción coinbase. No tiene nada que ver con el exchange del mismo nombre.
Paga la recompensa de bloque, que tiene dos partes.
- El subsidio, las monedas recién emitidas. Lo fija el calendario de emisión de la cadena, y en la mayoría de las monedas se reduce con el tiempo.
- Las comisiones de todas las demás transacciones del bloque. Los usuarios las añaden para que se incluyan sus transacciones.
En un pool, la coinbase paga al pool. Después el pool reparte la recompensa entre todos los que enviaron shares en esa ronda. No es un rodeo. Es la forma en que un pool paga a muchas personas con una recompensa que llega como un único pago indivisible.
¿Por qué importa esto mientras minas?
Cuando la forma de un bloque está clara, tres cosas se vuelven evidentes. Las tres salen constantemente.
- Un bloque nuevo deja tu trabajo sin valor al instante. El hash del bloque anterior ha cambiado, así que la cabecera en la que buscabas ya no existe. Todo lo que envíes para ella después es un share obsoleto, y ninguna velocidad lo arregla.
- El pool te envía trabajo nuevo a menudo. Cada transacción nueva que el pool quiere incluir cambia la raíz de Merkle. Un trabajo más reciente lleva más comisiones, es decir, más recompensa por el mismo esfuerzo.
- El tamaño del bloque nunca aparece en una estimación de ganancias. Lo que ganas depende de la dificultad, el subsidio y las comisiones. No depende de los bytes del cuerpo.
La página de bloques del pool muestra la altura de cada bloque, su recompensa y cuándo se encontró. Esa fila es la parte útil de todo lo anterior. El explorador muestra el resto, incluida la transacción coinbase que lo pagó.