La tecnología blockchain en la que se cimenta todo el funcionamiento de las criptomonedas tiene muchas particularidades técnicas. Todo el sistema está basado en funciones específicas de la programación y la criptografía, elementos que son importantes de entender para cualquier persona interesada en invertir o sumergirse en el mundo de los criptoactivos.
Un término poco conocido pero de vital importancia para la operatividad de toda criptomoneda es el «Árbol de Merkle», una estructura que facilita la verificación de datos en un único núcleo o punto. Juegan un rol clave en el sistema blockchain.
Árbol de Merkle, ¿qué es?
Este concepto no se originó exclusivamente para su uso en las criptomonedas. De hecho, sus orígenes datan de 1979, fue un protocolo criptográfico creado por Ralph Merkle para simplificar los procesos de validación de grandes cantidades de datos.
El árbol de Merkle permite vincular datos relacionados los unos con los otros juntándolos como funciones hash (un algoritmo capaz de transformar datos en un código) y luego uniendo varias funciones de hash hasta llegar a una raíz llamada Merkle.
Todos los datos de cada escalón del proceso quedan inmutables tras convertirse en hash, por lo que es posible verificar la validez de todos esos datos tan solo evaluando la raíz. A todo este protocolo se le conoce como árbol de Merkle.
¿Cómo funciona el árbol de Merkle?
El árbol de Merkle recibe su nombre por cómo se estructuran los datos, con ramificaciones que se interconectan hacia la base, la raíz del árbol. Por ello, ve a los nodos hijos como hojas y al nodo superior como una rama.
Estos datos pueden ser muchas cosas, como documentos de texto, imágenes o cualquier información que pueda ser depositada en un fichero. Luego estos ficheros son asignados a funciones hash. Estas, a su vez, se conectan para dar origen a un nuevo hash con el que mantienen una relación matemática. Al final del proceso, todas las ramificaciones de hashes se unen hasta llegar a un nodo raíz.
La criptografía es esencial en este proceso, al ayudar a relacionar los distintos hashes asociados matemáticamente. Los hashes «padres» siempre tendrán una conexión con los hashes «hijos» a través de una operación matemática cuyo resultado sea afín.
Árbol de Merkle: Una base para Bitcoin
Al surgir como la primera criptomoneda del mundo, Bitcoin fue el primer proyecto blockchain en hacer uso de esta estructura. Es una forma ingeniosa de agrupar las grandes cantidades de datos que yacen en las operaciones que se registran en la red, unirlas mediante criptografía y poder verificarlas con facilidad.
Esta es una de las bases del funcionamiento de la blockchain. Es lo que permite que la red se valide a sí misma cada vez que un bloque se agrega a la blockchain.
¿Has escuchado que Bitcoin no se puede hackear y que las transacciones son inmutables porque toda la red se daría cuenta de que una transacción fue alterada? Pues, eso es posible gracias al árbol de Merkle.
Si cualquier transacción es modificada después de que se asigne un hash, la modificación requeriría un nuevo hash y este no coincidiría matemáticamente con los demás hashes hasta llegar a la raíz. Los números desencajarían y, por lo tanto, se sabría que hubo una alteración. Es un sistema seguro y eficiente.
Características del árbol de Merkle
La criptografía puede llegar a ser complicada y ahondar en temas que tengan que ver con hashes, operaciones matemáticas y sistemas de archivos puede confundir un poco. Por eso, sintetizamos con que el árbol de Merkle se caracteriza por lo siguiente:
- Es un sistema que permite procesar grandes cantidades de información de manera automatizada, segura y verificable.
- Se utiliza para que el sistema Blockchain pueda funcionar. Toda la estructura del árbol debe coincidir matemáticamente, por lo que intentar alterar una transacción implicaría que ninguna operación coincidiera.
- Su única aplicación no es en la Blockchain, pues también es una estructura esencial para los sistemas de almacenamiento de archivos, como los discos duros y tarjetas de memoria. El árbol de Merkle permite corregir errores y evitar la duplicación de datos, por ejemplo.
Ejemplo de un árbol de Merkle
Supongamos que aplicamos un árbol de Merkle en un sistema de 20MB con miles de archivos. Este es fragmentado en 8 partes distintas y cada porción contiene datos de estos archivos.
La estructura asignará a cada grupo de datos una función hash. Aunque son códigos extraídos de operaciones matemáticas complejas, imaginemos que le asignamos una letra a cada hash. Quedaría de la siguiente manera: hA, hB, hC, hD, hE, hF, hG y hI (identificando al hash con la letra ‘h’).
Ahora estos hashes se agruparán entre sí a través de operaciones matemáticas. Quedaría de la siguiente manera: hAB, hCD, hEF y hGI. Ahora, estos grupos también se juntarían, así: hABCD y hEFGI. Finalmente, se llegaría al nodo raíz, que sería: hABCDEFGI, juntando todos los hashes de la estructura.
De esta manera, si se modifica algún dato, se produciría un hash distinto y toda la estructura dejaría de encajar. Si en vez del hA se genera el hash hX, cada ramificación cambiaría y la raíz sería hXBCDEFGI, por lo que sería evidente que un dato no encaja.