Minería egoísta: ¿Qué es y cómo funciona?

La minería egoísta explicada

La minería egoísta es una técnica empleada por un grupo de mineros de criptomonedas o un pool de minería que oculta deliberadamente los bloques recién minados de la blockchain pública. En lugar de difundirlos a la red, los mantienen privados y continúan minándolos en secreto. De este modo, generan un retraso durante la bifurcación de la blockchain principal, que es más largo que el original.

Mediante la minería secreta, intentan desperdiciar el poder computacional de los mineros honestos y obligarlos a trabajar en bloques que eventualmente quedarán huérfanos. La idea es adelantarse a los mineros honestos liberando sus bloques ocultos cuando estén por delante de la cadena de bloques principal.

La minería egoísta permite a los mineros ralentizar la red y obtener mayores recompensas. Cuestiona la imparcialidad del sistema y representa una amenaza para la descentralización. La minería egoísta no consiste en hackear ni romper el cifrado, sino en que los mineros se aprovechen de las reglas e incentivos de la red criptográfica y manipulen el sistema.

¿Cómo funciona la minería egoísta?

La minería de criptomonedas implica que los nodos de una red blockchain verifiquen y confirmen las transacciones. Los mineros reciben tokens recién generados a cambio de su esfuerzo computacional. En el caso de la minería egoísta, un grupo de mineros retiene los bloques recién minados de la blockchain principal y los revela estratégicamente para obtener una ventaja.

La minería egoísta se introdujo por primera vez en un artículo de 2013 de los investigadores de Cornell Emin Gün Sirer e Ittay Eyal. Demostraron que los mineros podían aumentar sus ganancias de Bitcoin ocultando bloques recién minados de la cadena de bloques principal, creando así una bifurcación. Al liberar estratégicamente la cadena oculta en el momento oportuno, estos mineros podían manipular la cadena de bloques a su favor.

Todas las redes de criptomonedas basadas en prueba de trabajo (PoW) dependen de nodos/mineros para validar las transacciones. A menudo, estos mineros utilizan plataformas de minería robustas para resolver complejos problemas criptográficos y minar nuevos bloques. Al resolver los bloques con éxito y abrir nuevos bloques, los mineros recibirán comisiones por transacción y criptomonedas recién minadas como recompensa.

Analicemos cómo funciona la minería egoísta.

1. Retención de bloques minados

Generalmente, cuando un minero descubre un nuevo bloque, lo difunde de inmediato a toda la red. Sin embargo, en la minería egoísta, los mineros retienen el bloque y continúan construyendo de forma privada en su propia cadena secreta.

2. Construyendo un tenedor

Mientras la red pública mina en el bloque más reciente, los mineros egoístas continúan construyendo sobre su bloque oculto. Si logran descubrir otro bloque antes de que la cadena pública los alcance, amplían la brecha y refuerzan su ventaja.

3. Revelación estratégica

Los mineros egoístas intentan manipular a los mineros honestos difundiendo estratégicamente su cadena privada. Por ejemplo, si los mineros honestos encuentran un nuevo bloque y la cadena principal tiene la misma longitud que la bifurcación del minero egoísta, estos mineros liberarán su cadena secreta para anular la cadena principal del minero honesto.

Por otro lado, si la cadena principal alcanza a la cadena secreta, estos mineros egoístas simplemente liberan bloques mínimos para mantener el dominio.

4. Bloques honestos huérfanos

Cuando los mineros egoístas difunden su cadena más larga, todos los bloques honestos creados simultáneamente quedan huérfanos, lo que significa que la red los descarta. Por lo tanto, los mineros honestos no recibirán ninguna recompensa. Todos sus recursos computacionales se desperdician.

5. Aumento de los márgenes de beneficio

Mediante una estrategia de manipulación, los mineros egoístas pueden obtener más recompensas por bloque que su parte proporcional del poder de hash de la red. Por ejemplo, un grupo de minería con solo el 40% del poder de hash de la red podría recibir más del 40% de las recompensas si emplea con éxito técnicas de minería egoísta.

Finalmente, Sirer y Eyal examinaron el desperdicio de recursos en ambas cadenas y propusieron que los mineros egoístas tenían una ventaja competitiva sobre los mineros honestos. Esta ventaja se debía a que, incluso considerando el desperdicio de recursos, los mineros egoístas obtenían recompensas relativamente mayores.

Riesgos asociados a la minería egoísta

La minería egoísta representa una amenaza potencial para la red blockchain de las siguientes maneras.

1. Centralización

La minería egoísta fomenta la agrupación de pequeños mineros para obtener mayores ganancias. Esto, a su vez, conduce a la centralización de la red, contradiciendo la naturaleza descentralizada de las cadenas de bloques tradicionales, incluyendo Bitcoin.

2. No seguro

Cuando los mineros honestos pierden recompensas y se desaniman, la potencia de hash efectiva general de la red disminuye. Esta caída en la tasa de hash debilita la seguridad de la red, haciéndola más vulnerable a amenazas como el doble gasto o los ataques del 51%.

3. Confusión

Las reorganizaciones frecuentes de la cadena causadas por la minería egoísta pueden generar inestabilidad en la red, alterando los saldos de las billeteras, retrasando las confirmaciones de transacciones y socavando la confianza del usuario.

4. No confiable

La cadena de bloques es conocida por su naturaleza descentralizada, seguridad e integridad. La minería egoísta representa una amenaza para todas estas características, poniendo en duda la integridad de la cadena de bloques.

¿Es la minería egoísta una amenaza?

Emin Gün Sirer e Ittay Eyal aportaron pruebas contundentes que sugieren que una cadena de bloques puede manipularse mediante bifurcaciones, lo que permite a un grupo obtener ventaja sobre los mineros honestos. Argumentan que, una vez que otros mineros racionales observan la mayor rentabilidad del grupo egoísta, es probable que se unan en busca de mayores recompensas.

Sin embargo, esta perspectiva no goza de aceptación universal. Algunos investigadores cuestionan los incentivos, la viabilidad y los riesgos reales asociados a la minería egoísta. Por ejemplo, en 2017, Craig Wright demostró que los mineros egoístas no generarían más bloques ni obtendrían más recompensas que minando honestamente.

En 2018, Jake Gober propuso que si la minería egoísta realmente ofreciera mayor rentabilidad que la minería honesta, probablemente sería ampliamente adoptada por los mineros. Demostró que, si bien la minería egoísta puede ser más lucrativa, la presencia de múltiples mineros o grupos egoístas en la misma red generaría competencia entre bifurcaciones, lo que en última instancia reduciría la rentabilidad general de la estrategia.

Curiosamente, Zhaojie Wang y sus colegas observaron en su investigación que, hasta finales de 2021, no se habían documentado casos de ataques mineros egoístas en escenarios del mundo real.

Los argumentos desde ambas perspectivas implican que, si bien los ataques mineros egoístas son teóricamente posibles, podrían seguir siendo en gran medida teóricos. También es posible que un ataque de este tipo ya haya ocurrido, pero haya pasado desapercibido.

Sin embargo, es más razonable creer que la mayoría de los mineros de criptomonedas actúan con intenciones genuinas. Las cadenas de bloques populares se mantienen seguras en gran medida gracias a la gran cantidad de participantes involucrados.

Cuanto mayor sea el número de usuarios en una red blockchain, mayor será la velocidad con la que se procesarán las transacciones y mayor será su seguridad. En el caso de Bitcoin, la red es tan vasta y eficiente que incluso un ataque coordinado por parte de un grupo de actores maliciosos tendría dificultades para obtener el control.

Estrategias de mitigación para la minería egoísta

La minería egoísta representa una amenaza importante para las redes blockchain, ya que no solo quita injustamente recompensas a los mineros honestos, sino que también genera discrepancias en cómo los diferentes usuarios perciben el estado de la blockchain.

Investigaciones recientes han revelado que las criptomonedas distintas de Bitcoin son considerablemente más vulnerables a este tipo de ataque. Además, a día de hoy, sigue siendo difícil distinguir con precisión la minería egoísta de las particiones naturales de la red.

1. Desempate uniforme

La defensa inicial contra la autominería propuesta consistía en que un minero honesto seleccionara una rama aleatoriamente de forma uniforme entre las cadenas más largas en caso de empate. Esta defensa se conoce como desempate uniforme. Este método de defensa contra el ataque de minería egoísta alcanza una seguridad de hasta un poder de hash del 25 %. Sin embargo, la propuesta de ataque optimizada posterior redujo este valor al 23,2 %.

2. Frescura preferida

Heilman sugiere usar marcas de tiempo como mecanismo de desempate para reducir las ganancias potenciales de los mineros egoístas. En caso de empate entre ramas competidoras, los mineros seleccionan la que parece más reciente, específicamente, la rama cuyas marcas de tiempo (TS) se acercan más a la hora actual (τ). Este enfoque se conoce como la regla de "Freshness Preferred" (FP).

Como propuesta principal, el autor abogó por el uso de una autoridad de marca de tiempo (TS) confiable que emita marcas de tiempo infalsificables para ser incorporadas dentro de los bloques, con el objetivo de eliminar el riesgo de manipulación.

Cuando las marcas de tiempo se generan con una precisión extremadamente alta, se afirma que el esquema mejora la resistencia a la minería egoísta hasta un umbral del 33,3 % de potencia de hash y la minería egoísta óptima hasta un 30,1 %. Sin embargo, este enfoque plantea problemas de centralización y es vulnerable a nuevos tipos de ataques, que describimos.

3. Publicar o Perecer (PP)

Este enfoque garantiza la compatibilidad de incentivos contra la minería egoísta óptima hasta un poder de hash del 25,0 %. El estudio destaca que, con este método, un ataque podría provocar un retraso promedio de 18,5 bloques antes de alcanzar un consenso en caso de empate.

Sin embargo, enfatizamos que un ataque de este tipo no es factible y que los mineros honestos pueden lograr un consenso instantáneo, incluso en caso de empate. No obstante, en entornos sin relojes sincronizados, el protocolo Publish or Perish sigue siendo la solución más segura conocida.

Minería egoísta en otras criptomonedas

Aunque Bitcoin es el tema más discutido en el contexto de la minería egoísta, cualquier criptomoneda que utilice Prueba de Trabajo (PoW) está potencialmente en riesgo. Por ejemplo:

• Ethereum (antes de la fusión) también enfrentó preocupaciones en torno a la minería egoísta, particularmente debido a sus tiempos de bloque más cortos.
• Las criptomonedas más pequeñas tienden a ser más susceptibles debido a sus tasas de hash más bajas y a su infraestructura de red menos avanzada.

El impacto del ataque depende de varios factores, incluido el tiempo del bloque, el tamaño del bloque, la latencia de la red y el comportamiento de los mineros.

Consideraciones éticas

Aunque la minería egoísta no es ilegal, se considera generalmente poco ética. Va en contra del espíritu colaborativo que sustenta los sistemas descentralizados. Dicho esto, quienes la practican suelen argumentar que simplemente optimizan sus ganancias dentro de los límites del protocolo. Por lo tanto, los desarrolladores de blockchain deben crear estructuras de incentivos y reglas de protocolo que disuadan activamente este tipo de comportamiento.

A continuación se presentan algunas consideraciones éticas relacionadas con la minería egoísta.

1. Violación de la imparcialidad

La minería egoísta compromete el principio fundamental de equidad en las redes blockchain al permitir que mineros maliciosos obtengan más de lo que les corresponde en recompensas. En cambio, los mineros honestos que se adhieren al protocolo reciben una compensación significativamente menor.

2. Disminución de la confianza

Las redes blockchain dependen de la confianza en un protocolo descentralizado y transparente. La minería egoísta debilita esta confianza entre los participantes, lo que podría desalentar la adopción e inversión futuras en el sistema.

3. Riesgo de centralización

La minería egoísta eficaz puede resultar en una mayor centralización, ya que los mineros maliciosos obtienen mayores recompensas y control sobre la red. Esto contradice el principio fundamental de descentralización que la mayoría de los sistemas blockchain se esfuerzan por defender.

4. Daños a redes más pequeñas

En redes más débiles, la minería egoísta tiene el potencial de desestabilizar todo el sistema. Representa una amenaza para la innovación en el mundo de las criptomonedas, ya que aumenta el riesgo de que las monedas más nuevas o más pequeñas intenten sobrevivir.

5. Explotación de vulnerabilidades del protocolo

La minería egoísta se aprovecha de las fallas conocidas de los protocolos de consenso en lugar de contribuir positivamente a la red. Éticamente, se considera una explotación del sistema para beneficio propio en lugar de esforzarse por mejorar la red.

6. Efecto en el rendimiento de la red

Al retrasar deliberadamente la publicación de bloques, los mineros egoístas pueden obstaculizar el procesamiento de transacciones y crear más bloques huérfanos. Esto resulta en una experiencia de usuario deficiente y reduce la fiabilidad general de la red.

7. Socavar la colaboración abierta

La comunidad blockchain valora mucho la colaboración y la transparencia en el código abierto. La minería egoísta fomenta un comportamiento secreto y competitivo que contradice estos principios comunitarios.